İndir - Hasan Hüseyin BALIK

T.C
FIRAT ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
ELEKTRİK-ELEKTRONİK BÖLÜMÜ
BİLGİSAYARLARIN KABLOSUZ
HABERLEŞMESİ
VE
WIRELESS AĞLAR
(BİTİRME TEZİ)
HAZIRLAYAN:
Mustafa HERDEM
98220027
DANIŞMAN:
Yrd. Doç. Dr. Hasan Hüseyin BALIK
ELAZIĞ-2002
ÖNSÖZ
Bu çalışmama başlarken amacım haberleşme alanında günümüzde geçerli bir
çalışma oluşturmaktı. Günümüzde teknolojinin bize sunmuş olduğu en büyük
avantajlardan birisi ise bilgisayarlar ve bilgisayarların kablosuz olarak
haberleşmesinin güncel ve geçerli bir çalışma olacağını düşündüm.
Birinci bölümde radyo dalgaları ile haberleşmenin nasıl yapılacağı ve
tekniklerinden, ikinci bölümde bilgisayar ağlarının temel prensiplerinden, üçüncü
bölümde ise kablosuz(wireless) bilgisayar ağı çeşitleri ve bunun için kullanılan amatör
bir antenin nasıl yapılacağından bahsetmeye çalıştım.
Böyle bir çalışmaya başlarken, bir şeyler oluşturmak için en zor olanının
başlamak olduğunu, başladıktan sonra çalışmamım bir sonraki adımını, öğrenmek için
büyük bir merak ve sabırsızlık duyacağımı bana söyleyen ve yardımlarını esirgemeyen
danışman hocam Yrd. Doç. Dr. Hasan H. BALIK’ a teşekkürü bir borç bilirim.
İÇİNDEKİLER
KONU
Sayfa
BÖLÜM 1
Genel Tanıtım
1.1
1.1.1
1.1.2
1.1.3
1.1.4
1.1.5
1.1.6
1.2
1.2.1
1.2.2
1.2.3
1.2.4
1.2.5
1.2.6
1.3
1.3.1
1.3.2
1.3.3
1.4
1.4.1
1.4.2
1.4.3
1.4.4
1.4.5
BÖLÜM 2
2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
Kablosuz Radyo Sistemleri
Serbest Uzay İletişimi
Frekans Yelpazesi
Modülasyon İşlemleri
Radyo Dağılımı
Mikrodalga Tekrarlayıcı Sistemler
Uydu Radyo İletişimi
Yelpaze Kullanımı
Gerekli Kontroller
Hücre Servisleri
Analog Hücreler
Sayısal Hücreler
Kişisel İletişim Servisleri
UMTS
Çoklama Uygulaması
Frekansı Bölüp Çoklayarak Ulaşma
Zamanı Bölüp Çoklayarak Ulaşama
Kodu Bölüp Çoklayarak Ulaşama
Modülasyon Teknikleri
Genel Tanıtım
Modüle Edilmiş Sinyal Zarfları
Dalga Boyu Modülasyonu
Frekans Modülasyonu
Sayısal Modülasyon
Genel Tanıtım
Giriş
Veri İşleme Modelleri ve Ağ Gelişimi
Merkezi İşleme
1
1
3
5
5
8
8
9
9
9
10
10
10
10
10
11
12
13
13
13
14
14
15
15
Dağıtık İşleme
17
2.2.3
Birlikte İşleme
17
2.3
2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.3.1
2.3.3.2
2.4
Ağ Çeşitleri
Local Area Network (LAN)
Metropolitian Area Network (MAN)
Wide Area Network (WAN)
Enterprise WAN
Global WAN
Ağ Servisleri
17
17
18
18
18
18
18
16
16
16
KONU
Sayfa
2.4.1
2.4.1.1
2.4.1.2
2.5
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.6
2.6.1
2.7
2.7.1
2.7.2
2.7.3
2.7.4
2.8
2.8.1
2.8.1.1
2.8.1.2
2.8.2
2.8.3
2.8.4
Printer ve Diğer Paylaşımlar
Peer to Peer Ağlar
Sunucu Tabanlı Ağlar
Ağ Topolojileri
Bus
Star
Ring
İletişim Ortamları
Veri Transferi
Sınırlı Ortamlar
Koaksiyel Kablo
Twisted-Pair Kablo
Fiber-Optik Kablo
Sınırlı Ortamların Karşılaştırılmaları
Sınırsız Ortamlar
Mikrodalga
Terastan Terasa İletişim
Uydu İle İletişim
İnfrared
Radyo Sistemi
18
18
19
19
19
20
20
20
20
21
21
21
22
22
22
22
23
23
24
24
Sınırsız Ortamların Karşılaştırılmaları
25
2.9
Sinyal Aktarımı
25
2.9.1
2.9.2
2.10
2.10.1
2.10.2
2.10.2.1
2.11
2.11.1
2.11.2
2.12
2.12.1
2.12.2
2.12.3
2.12.4
2.12.5
2.13
2.13.1
2.13.2
Baseband Aktarım
Broadband Aktarım
Ağların Çalışma Temelleri
OSI Referans Modeli
IEEE802 Modeli
IEEE802 Kategorileri
Ağlarda Veri Aktarımı
Veri Paketlerinin Rolü
Protokoller
Geniş Ağlar
Modemler
Tekrarlayıcılar (Repeater)
Köprüler (Bridge)
Yönlendiriciler (Router)
Kapılar (Gateway)
TCP/IP Mimarisi ve Yönlendirme
TCP/IP Model
TCP/IP Protokol Yığını
25
25
25
26
30
31
31
31
32
32
32
34
34
35
36
36
37
37
BÖLÜM 3
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
KONU
Genel Tanıtım
Kablosuz Bilgisayar Ağı Teknolojileri
Wireless Infrastructure Network
Wireless LAN to LAN Network
Wireless AD-HOC Network
Neden Wireless
Bridge
Access Point
2.425 GHz Bandında Amatör Anten Yapımı
Sayfa
40
41
41
42
42
43
43
43
Antenin Yapımında Kullanılacak Parçalar
44
3.9.1
Gereken Aletler
45
3.10
3.11
EK-1
EK-1
EK-2
KAYNAKLAR
Antenin İmalatı
Yapımda Dikkat Edilmesi Gerekenler
Sağ Spiral
Sol Spiral
Kablosuz Geleceğin Kavalcısı WAP
45
51
BÖLÜM 1
Genel Tanıtım
Bu bölümde kablosuz bilgisayar ağları konusunun anlaşılabilmesi için temel bilgiler
aktarılacaktır.
1.1 Kablosuz Radyo Sistemleri
Kablosuz iletişim hiçte yeni bir uygulama değildir. Örneğin tarihin ilk çağlarında
insanlar davullarla haberleşirlerdi. Doğal olarak haberleşme mesafesi çok kısa idi ve
bu nedenle haberin uzak noktaya iletişimi için arada tekrarlayıcılar kullanılırdı. Ancak,
yanlış anlaşmaları ortadan kaldırabilmek için iletiler tekrarlanarak gönderilirdi.
Eski Amerika'da yerliler haberleşmede dumanı iletişim aracı olarak kullanırlardı.
Ancak mesafe ve hava koşulları bu haberleşme tipinde en önemli engellerdi. Ancak
kısıtlı bir alfabe ile yapılması nedeni ile de bu tip haberleşmenin çok başarılı olduğunu
söylemek olanaksızdı.
Daha sonraları özel bayraklar kullanılmaya başlandı. Ancak mesafe ve gün ışığı
en önemli kısıtlar olarak ortaya çıkıyorlardı. Ancak özellikle denizcilikte bu
haberleşme tipi halen yer yer güncelliğini sürdürmektedir.
19’ncu asırda yanar söner lambalar kısa mesafeler ve özellikle askeri amaçla
kullanılmaya başlandı. Mors alfabesi de kullanılarak çok etken bir haberleşme düzeyi
elde edildi. Üstelik gece de kullanılabiliyordu. Ancak mesafe ve hava koşulları en
önemli kısıtlar olmaya devam ettiler.
Radyo iletişimi insan konuşmasının elektrik sinyallerine döndürüldüğü ilk
uygulamalardır. Bu sinyaller analog'du ve bu nedenle Analog Sinyaller olarak
adlandırıldılar. Ses dalgalarının analizi, radyo iletişim teorisinin anahtar kısmını
oluşturur. Radyo prensipleri bilgileri çeşitli kablosuz iletişim tekniklerinin
anlaşılmasında çok önemli bir yer tutmaktadır.
1.1.1
Serbest Uzay İletişimi
Radyo sistemleri bilgileri, serbest bir uzayda dağıtır. Doğal olarak diğer dağıtım
sistemlerinde karşılaşılan problemlerle bu dağıtım sistemlerinde karşılaşmak söz
konusu değildir. Örneğin kablolu sistemler fiziksel bir ortama gereksinim duyarlar ve
bunları bazı cografik alanlara kurmak hemen hemen olanaksızdır. Radyo sistemlerini
özelliklerini aşağıdaki şekilde özetlemek olasıdır;
• Göl ve nehir gibi engellerin kolayca aşılmasını sağlar. Bu ortamlarda
kullanılması olası bakır malzemelere su ulaşmasını engellemek için çok pahalı özel
bazı malzemelere gereksinim vardır.
• Dağların ve derin vadilerin aşılmasında da çok büyük güçlükler yaşanır. Bu
gibi yerlerde hem kuruluş çok güçtür hem de çok pahalıdır.
• Yöresel telefon sağlayıcıları veya PTT gibi kuruluşları kolayca aşmak
olanaklıdır.
• Son zamanlarda terörist ataklar nedeniyle kablolu sistemlerin kolaylıkla tahrip
edilebilmeleri nedeni ile yöneticiler, kablosuz sistem kullanımına yönelmeye başlamış
bulunmaktadır.
Radyo Sistem
Telefon Kabloları
Telefon Kabloları
Şekil-1:Göl Engelinin Aşılması
Şekil-1 de telefon hatlarının çekilmesi aşamasında karşılaşılan göl engeli, araya
radyo-temelli sistem (aktarım noktası) eklenerek çözülmektedir
Şekil-2 de benzer sorun çözümü, karşılaşılan bir dağ engeli için uygulanmıştır.
Telefon kabloları
Radyo sistem
Şekil-2: Dağ Engelinin Aşılması
İnsan sesinin iletimi için radyo dalgalarının serbest uzayda kullanılabilmesi için,
insan sesinin elektriksel benzerine dönüştürülmesi gerekmektedir. Bu değiştirme bütün
radyo sistemlerinde benzer şekilde işlem gerçekleştiren ekipmanlarca yapılmaktadır.
1.1.2
Frekans Yelpazesi
İki yönlü hücresel, kişisel iletişim (Personel Communication) , mikro dalga ve
uydu gibi radyo sistemleri sabit bir frekans ile iletişim kurarlar.
Birçok ülkede bununla ilgili yetkili organlar bulunmaktadır. Örneğin ABD’de
lisanslama işi FCC (Federal Communication Commition) tarafından gerçekleştirilir.
Frekans kayıtlama programında esneklik yoktur. Bu nedenledir ki, Radyo-özel
frekanslar ağ içine kolaylıkla tümleşirler.
Radyo sistemleri, bilgileri göndericiden (transmitter), alıcıya (receiver) sabit
frekans temeli üzerinden iletirler. İşlemler, dalga boyu ve içinde dalganın üretildiği
frekansın birlikte etkinliği ile oluşur. Eğer bir defada pek çok telefon konuşması arzu
ediliyorsa daha büyük bant genişliğine gereksinim vardır. bant genişliği, sesin radyo
dalgası içine yerleştirilmeye hazır olduğu her saniye döngüsünün ortalama adedidir.
Böylece, çok dalga çok bilginin taşınabileceği anlamına gelmektedir. Şekil-3 çeşitli
radyo ve ışık-temelli sistemler için frekansları ve dalga boylarını göstermektedir. Kısa
olan dalga ve uzun olan frekanstır.
Tam bir devir
D
a
l
g
a
B
o
y
u
Şekil-3: Dalga
Kısa-dalga radyo frekansına bakılırsa dalga 104 (10.000) metre uzunluğunda bir
dalga boyu saniyede 10.000 dalga kullanır. Bu ise çok kısıtlı kanal adedidir. Buna
karşılık microwave radyo frekansında dalga boyu çok daha kısadır.
10-2=0.01m, ancak saniyede 10 milyar dalga iletir. Bu nedenle bu durumda radyo
kanallarında çok daha fazla konuşma iletilebilir.
Ses sabit bir şekilde değişen iki değişkene sahiptir;
1- Dalga Yüksekliği (Amplitute)
2- Frekans ( belirli bir zaman dilimi içinde değişmenin değişiklik oranı)
Yapı normal olarak Şekil-4 de görüldüğü gibi sinüzoidal bir dalga şekli ile temsil
edilebilir.
İnsan konuşmasının elektriksel eşitini temsil eden bu dalga şekli belirli bir zaman
diliminde dalga yüksekliği ve frekansın bir fonksiyonu olarak ortaya çıkar. Dalga
şeklinin tam bir deviri, Şekil-4 de görüldüğü gibi A-noktasından başlayarak 360
derecelik bir devri tamamlayıp E- notasında sonuçlanır. Bir saniye zaman çerçevesi
içinde tamamlanan tam bir devire Bir Hertz (Hz) adı verilir. Böylece 1 Hz. Saniyede
1 devirdir. Bir saniyelik periyotta oluşan devir adedi ise frekanstır. Standart bir
konuşmanın frekansı saniyede 3000 devir (3 Kilohertz-3kHz) ile temsil edilir. Bu
nedenle insan konuşması 3 kHz dalga şekline döndürülür ve radyo-temelli taşıyıcı
içine modüle edilir.
Serbest uzay radyo iletişiminde elektro manyetik dalga havada saniyede 300.000
km. hızla hareket eder.
Radyo dalgaları 10kHz. den başlayıp milyar hertz’e kadar bir yelpaze içinde
aktarılabilir.
1.1.3
Modülasyon İşlemleri
Bilginin, belirli bir frekans aralığında çalışan bir taşıyıcı üzerine uygulanmasına
modülasyon adı verilir. Örneğin insan sesi iletiminde en uygun dilim boyu 4khz olarak
görüldüğünden frekans yelpazesinin bu boyda dilimlere bölünmesinde yarar
görülmektedir. Böylece elektriksel dalgalar 4 khz. dilimlere bölünmüş taşıyıcı
dalgalara uyarlanır. Az önce standart bir konuşmanın frekansının 3kHz. Olduğunu
söylemiştik. Bunun başlama ve bitiş kısımlarını içine alacak olursak 4 kHz’lik bir
dilim uygun olacağı görülmektedir.
Modülasyon ile ilgili ayrıntılı bilgi bu bölümün sonunda verilecektir.
1.1.4
Radyo Dağılımı
Seçilen bant genişliğine bağlı olarak dağılımın karakteristikleri çok değişkendir.
Genel olarak, bir antenden her hangi bir sinyal yayınlandığında, sinyal Sekil-4 de
görüldüğü gibi dünyanın yuvarlaklığına uygun olarak çevresine yayılır. Dalganın
ulaşabileceği mesafe, dağılımı gerçekleştiren aygıtın güç üretme miktarının bir
fonksiyonu olarak gerçekleşir.
Yüksek frekans (High Frequency-HF) banttın dalgaları kolaylıkla emilir ve gücü
kısa sürede düşer. Bununla beraber ışınlanmış enerji atmosfere girerek yaklaşık 65 ile
480 km. bir mesafe alabilir. Atmosferde radyo dalgaları pek çok açılarda yansır ve
dünyaya tekrar döner. Şekil-5 de görüldüğü gibi bu tip iletişim radyo sinyallerinin çok
az bir güçle, iletimini olanaklı kılar.
Şekil-4: Sinyallerin Dünya Etrafında Yayılması
Sinyaller dünya yüzeyinde emiliyor.
Şekil-5: Yüksek Frekansın Atmosferde Yansıması
Çok yüksek frekansta (Very High Frequency-VHF) sinyaller düz olarak iletilir ve
bunlara LOS sinyalleri adı verilir.
Los sinyali
Yansıyan sinyaller
Şekil-6 :VHF İletimi
Şekil-6 da görüldüğü gibi bu iletimde sinyallerin bir kısmı dünya yüzeyinden
yansıyabilir ve dikkat edilmez ise sinyal karışıklığına neden olabilir. Ancak yansıyan
bu sinyaller LOS sinyallerinden daha sonra alıcıya ulaştığından, alıcı tarafından devre
dışı bırakılır. Bu nedenle gerek alıcı ve gerekse gönderici ortamlar bu tip iletimde çok
önemlidirler.
Fevkalade yüksek frekans (Ultra High Frequency-UHF) Bant!a en belirgin
olanlar mikro dalga sinyalleridir. Bugünün mikro dalga sistemlerinde, yüksek-geniş
frekanslar, noktadan noktaya iletimde kullanılır. Pek çok iletişim kanalları birlikte
çoklanırlar ve taşıyıcıya aktarılırlar. PTT’lerde telefon konuşmaları genellikle mikro
dalga sistemleri üzerinden taşınır.
Mikro dalga sistemlerde iki set frekansa gereksinim vardır; alma frekansı,
gönderme frekansı. Frekans yelpazesinin en alt bantları (LF,HF), bir grup dinlerken
diğer grubun konuşmasına olanak sağlayan tekli frekans üstünden tek-yön değiştirme
iletimi için kullanılır. Eğer her iki parti ayni anda konuşmaya başlarsa karışma nedeni
ile iletişim gerçekleşmez. Bu koşullarda radyonun etken bir şekilde kullanılması için
özel iletim protokolleri gerekmektedir.
Telefon konuşmasında, konuşmaların radyo sinyalleri aracılığı ile iletimi
farklıdır. Telefon konuşmasında iki yönlü iletim gerekmektedir. Şekil-9 da iki farklı
sistem kullanılarak gerçekleştirilen mikro dalga iletişimi görülmektedir.
1.1.5 Mikro Dalga Tekrarlayıcı Sistemler
Mikro dalga iletimi tekrarlayıcılar aracılığı ile uzun mesafelere ulaşabilirler.
Ancak tekrarlayıcılar aracılığı ile iletilecek mesafe bant genişliği ile yakından
ilişkilidir. Tablo-1 de bu ilişki açık bir şekilde görülmektedir.
BANT
MESAFE
(GHz)
2-6
10-12
18
23
38
(Km)
48
32
10
8
1,5-3
Tablo 1: Mesafeler
Şekil-7 ise
göstermektedir.
Mikro
dalga
48 Km
tekrarlama
sistemlerinin
yapısal
durumunu
48 Km
Şekil-7 :Mikrodalga Tekrarlayıcı Sistemler
1.1.6
Uydu Radyo İletişimi
Telefon sistemleri gelişmeye devam edince bilgilerin daha uzun mesafelere
iletimi gereksinimi ortaya çıktı ve bunun sonucu yeni radyo-temelli sistemler doğdu.
İlk uydular bugünküne oranla daha hafifti ve elipsoit bir şekil çizerek dünya
etrafında dönüyordu. Uydunun yüksekliğine ve çizdiği yola bağlı olarak dünya
etrafındaki bir turu yaklaşık iki saati alıyordu. Bu nedenle dünya yüzeyindeki
istasyondaki radyo ekipmanı ancak uydu göründüğünde, yani kısıntılı bir sürede aktif
olabiliyor ve iletişim sağlayabiliyordu. Bu durumda kesintinin iletim için çok sayıda
uyduya gereksinim oluyordu ki, bu da ekonomik olarak olanaksızdı. Bu durumda
uydunun ekvator etrafında dönmesine ve yüksekliğinin 22.300 mil(yaklaşık 35.800
km) olmasına karar verildi.
Bu yükseklikte dünya yüzeyin görüş alanı yaklaşık, dünyanın 1/3 nü kaplıyordu.
Böylece 3 uydu tüm dünyayı kapsayabiliyordu. Başka bir deyişle tek bir uydu sadece
güney ve kuzey Amerika’yı kapsayabiliyordu.
Uydu iletişimi çok uzun ve okyanus aşımı ülkeler arası iletişimde geniş bir
şekilde kullanıldı. Ancak uydu iletişimi mikro dalga ve fiber optiklere kıyasla çok
giderli bir iletişim durumundadır. Bu nedenle bu iletişimden ne zamana kadar ve ne
oranda yararlanılacağı hakkında kesin bir hüküm vermek olanaksızdır.
1.2 Yelpaze Kullanımı
Radyo frekansları için istek dünyanın her yerinde çok yüksektir. Bunun sonucu
olarak kısıtlı frekans yelpazenin kullanımı için bir kontrol sistemi zorunludur. Tüm
dünyada RF kullanımında uygulanan belirli kurallar vardır ve tüm radyo servisleri
lisanslıdır. Frekans bantlarının kullanımında en önemli nokta frekansların birbirlerine
karışmasının engellenmesidir
1.2.1 Gerekli Kontroller
WARC(The World Administrative Radio Confrence) tüm dünyada radyo
frekanslarının kullanımı, uluslararası işlemlerin koordinasyonu, yeni servislerin
belirlenmesi, en son radyo teknolojisindeki gelişmeleri gözden geçirmek üzere, dört
yılda bir toplanır. Burada alınan kararlar çerçevesinde ilgili devlet yetkili kurumları
radyo frekanslarının kullanımını denetlerler. Bu kurumlar çok dağılımlı radyo, TV,
yeni gelişen servisler ve amatör radyoların özel kullanımları için uygun frekanslar
atarlar.
Ülkemizde bu işi Ulaştırma bakanlığı yerine getirirken;
•
•
Amerika’da; FCC (Federal Communications Commission)
Avrupa’da; CEPT(Confrence of European Post Telecommunication)
tarafından denetlenmektedir.
1.2.2 Hücre Servisleri
İlk mobil telefon servisleri 40 MHz, 150 MHz ve 450 Mhz frekans bandını
kullandılar. Ancak kullanıcılar başlangıçta çok kısıtlı bir alanda bu servisi alabildiler.
Hücre servisleri 1984 yılında ticari olarak piyasaya sunuldu.
1.2.3 Analog Hücreler(AMPS ve TACS)
AMPS(Advanced Mobile Phone Services), ATCT ve Motorola tarafından
geliştirilmiş bir standarttır. UHF televizyon endüstrisinin ortadan kalkışından sonra
ABD de 800 MHz frekans bandında kullanılmaya başlanmıştır.
Avrupa’da ise 900 MHz frekans bandı hücresel servislerde kullanılıyordu. Bu
nedenle Amerika farklı bir band olarak 800 MHz seçti.
İngiltere’de ise British Telecom TACS(Total Access Control System) adıyla bir
servis geliştirdi ve bu servis daha sonra pek çok Avrupa ve Asya ülkesi tarafından
kendi ülkelerine uyarlandı.
AMPS ve TACS çok kaliteli ses iletişimi sağlarken, veri iletişiminde çok kısıtlı
işlemler gerçekleştiriyorlardı. Ayrıca sık sık gecikmeler, bağlantı kopuklukları
yaşanmasına ek olarak ücretler de çok yüksekti. Bu nedenle kullanıcılar servislerden
devamlı şikayetçi oldular.
Sayısal hücrelere geçinceye kadar problemleri biraz olsun azaltmak üzere
Motorola NAMPS(Dar bant-AMPS) si geliştirdi.
1.2.4 Sayısal Hücreler
Hücresel ağlarda sayısal uygulamaların devreye girmesi ile birlikte çok büyük bir
gelişme başladı. Yeni standartlar aynı frekans üzerinde çoklu çağırmayı desteklerken,
güvenliği de belirli ölçüde arttırdı.
1.2.5 Kişisel İletişim Servisleri(PCS)
En son servis ise, son kullanıcı için servisleri kişiselleştirildiği ve kişisel iletişim
diye anılan yeni bir yapı oluşturdu. PCS 1900 MHz ve 1800 MHz de tüm sayısal
servisleri kullanmaktadır. PCS ses, veri ve mesaj servislerini kombine ettiği gibi tüm
dünyada kullanılan bir standart haline geldi.
1.2.6 UMTS(Universal Mobile Telephone Systems)
Tüm dünyada kullanılması planlanan ve pek çok yeni olanaklar getirecek olan bu
servis 3200 MHz frekans bandında çalışacaktır.
1.3 Çoklama Uygulanması
Tüm sayısal standartlar, frekansları birlikte kullanmada uyguladıkları metotları
tariflemektedir. Bugün için üç temel çoklama mantığı ve bu mantığın kullandığı
teknoloji bulunmaktadır.
1. Frekansı bölerek çoklama (Frequency Division Multiplexing)
2. Zamanı bölerek çoklama (Time Division Multiplexing)
3. Kod’u bölerek çoklama (Code Division Multiplexing)
1.3.1 Frekansı Bölüp Çoklayarak Ulaşma (FDMA)
İlk uygulamalarda, yani analog teknikler uygulanırken,frekansı bölerek ve her bir
kanalı izole ederek uygulama yapılmakta idi. Frekansı bölmede, yelpaze 30KHz
bölünmektedir ve kanal bir kullanıcıya özel olarak atanmamaktadır. Yani ilk gelen
kullanıcı boş ilk kanalı kullanır. Konuşma bitince kanal, ikinci kullanıcıya atanır.
Böylece konuşma süresince kanal kullanıcıya atandığından konuşma garanti altındadır.
Zaman
Dilimleri
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
6
6
7
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
8
F2
F3
F1’
F2’
F3’
F1
Frekans
Şekil-8 : TDMA’in Kullandığı Farklı Modeller
1.3.2 Zamanı Bölüp Çoklayarak Ulaşma (TDMA)
Bu uygulamada iletişim çerçeveler içine biçimlenir ve çerçeveler özel zaman
dilimlerine bölünürler. Her çağırma/mesaj özel zaman dilimine atanır ve sadece bu
zaman dilimini kullanmasına izin verilir. Her frekans pek çok zaman dilimine
ayrıldığından(Şekil-8 de görüldüğü gibi) pek çok zaman dilimi yaratılabilir ve pek çok
kullanıcı aynı frekansı ve fakat farklı zamanı aynı anda kullanırlar.
DAMPS ve GSM, TDMA’yı kullanırlar, ancak zaman dilimleri farklı
biçimlenmiştir (formatlanmıştır).
IS-54 DAMPS standartları, sadece konuşma kanalları üzerinde çoklu konuşmayı
gerçekleştirmek üzere TDMA’yı kullanır. Buna karşılık DAMPS en son gelişmiş şekli
ise IS-136’dır. Bu standart zaman dilimlerinin çoklanmasının hem ses hem de diğer
kanallar üzerine uygulanmasını olanaklı kılmaktadır.
GSM ise aynı kanallar üzerinde hem ses hem de setup dilimlerini çoklamak üzere
TDMA’yı kullanır. Küçük sistemlerde çağırma setup’ı için tek bir zaman dilimi
kullanılır. Büyük sistemlerde bu amaçla 8 zaman dilimi kullanılmaktadır. DAMPS ve
GSM sistemleri arasındaki farklılık şekil-9 da görülebilir.
40 µsn’ler
30 KHz
1
2
3
4
5
Sayısal AMPS
4,6125 µsn’ler
200KHz
0
1
2
3
4
5
6
GSM Çerçeve
Şekil-9 : TDMA’in Kullandığı Farklı Modeller
1.3.3 Kodu Bölüp Çoklayarak Ulaşma(CDMA)
CDMA, ses bilgilerini modüle etmek üzere Qualcomm ve Inter Digital
Corparation tarafından geliştirilmiş bir DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)
teknolojisidir. Ses 8 Kbit/sn ve 13 Kbit/sn(Kullanılan teknolojiye bağlı olarak)
kodlanır ve çok geniş kanal kapasitesi içine gönderilir. Bu gönderilen sinyaller ve
bunlar iletim sinyallerine dönüşürler ve hız 1.28 Mbit/sn’ye yükselir. Şekil-10 da
CDMA’in kullanımı görülmektedir.
1,25 MHz
Şekil-10 :CDMA Uygulaması
Her CDMA kanalı hem gidiş hem de dönüşte 1.25 MHz Radio Frequency(RF)
kullanır. Çok büyük bant genişliğine karşın CDMA eski AMPS ağlarında 10 misli
fazla çağrı taşıyabilir. Bant genişliği önemli bir olay değildir, zira dağılım sinyalleri o
kadar hızlı modüle edilir ki ayni frekans bandında konuşma yapan konuşmacılar
arasında bir ses karışıklığı söz konusu olmaz. Teorik olarak, sınırsız adette kullanıcı
aynı kanalı aynı zamanda kullanabilirler, bunun da nedeni Walsh Coding yönteminin
uygulanmasıdır. Ancak kullanıcı adedi arttıkça gürültü oranı artmaya başlar ve kalite
giderek düşer.
1.4 Modülasyon Teknikleri
1.4.1 Genel Tanıtım
Önceden değindiğimiz gibi, modülasyon tekniği radyo haberleşmesinde
mesajların uygun form ve biçimde (formatta) gönderilmesi için gerekli değişikliği
yapma tekniğidir.
Bu iş için 4 temel form kullanılır.
•
•
•
•
Amplitude Modulation : AM ve ASK
Frequency Modulation : FM veya FSK
Phase
Modulation : PM veya PSK
Quadrature and Amplitude Modulation : QAM veya QPSK
Modülasyon geri döndürülebilir işlemlerdir; alıcı taşıyıcı dalgaları de-modüle
ederek üzerinde gelen bilgileri ortaya çıkarır. Böylece bizler modüle ve de-modüle
edicileri kullanarak bilgi transferini gerçekleştiririz.
1.4.2 Modüle Edilmiş Sinyal Zarfları
Radyo temelli sistemleri bilgi(ses,veri ve video) taşımada kullandığımızda temel
taşıyıcı olarak radyo sistemleri kullanılır. Bu modüle edilmemiş bir taşıyıcıdır. Burada
noktadan-noktaya sabit taşıyıcı tonları gönderilir. Bunlara bizim bilgilerimizi ekleriz,
yani modülatör aracılığı ile sinyaller bilgi ile birlikte modüle edilir(temel taşıyıcı
frekansına değiştirilir). Daha sonra taşıyıcı frekansı radyo dalgaları üzerinde örneğin
ses taşıyan modüle edilmiş zarflara dönüştürülür. Bu zarflar alıcı istasyona iletilir ve
orada gerekli değişikliğe uğratılarak sesin iletilmesi sağlanır.
1.4.3 Dalga Boyu (Amplitude) Modülasyonu
Radyo frekans aktarımda ilk kullanılan analog sistemler Dalga Boyu Modülasyon
(DBM) sistemleri idi. DBM’de, bilgiler sinyalin dalga boyunu değiştirerek sinyaller
üzerine modüle edilirdi. Bu uygulamada frekans sabit tutulurdu. Şekil-11’de bu
modülasyon tekniği görünmektedir.
Şekil-11 : Dalga Boyu Modülasyonu
1.4.4 Frekans Modülasyonu
İkinci seçenek dalga boyunu sabit tutup frekansı modüle etmektir. Taşıyıcı
dalganın frekansı taşımak üzere değişir. Bilgiyi taşıma taşıyıcı zarfı içinde değildir ve
DBM’yi taşıyacak durumdan muaftır. FM analog hücresel radyo sistemlerde, ticari
radyo/çoklu yayınlarına ve diğer pek çok modern iki yönlü radyo sistemlerinde
kullanılır.
Frekans modülasyonu şekil-12 de görüldüğü gibi gerçekleşir.
Şekil-12 : Frekans Modülasyonu
1.4.5 Sayısal Modülasyon
Sayısal modülasyonun en üstün yönü gürültüye karşın direncin artması ve
güçlülüktür. Analog sistemlerde ağla eklenen her yapı taşları sinyal azalmasına neden
olmaktadır. Buna karşılık sayısal sistemler; gürültüsüz, hatasız ses ve veri ses iletimi
sağlamaktadır.
Sayısal modülasyonda, sayısal sinyaller analog taşıyıcı dalgaları içine
yerleştirilir.
BÖLÜM 2:
Genel Tanıtım
Kablosuz ağlarda radyo sisteminin nasıl kullanıldığı hakkında bilgi edinildikten
sonra, şimdide bilgisayar ağı nedir? Sorusunun cevabı bu bölümde verilmeye
çalışılacaktır. Bu bölümde bilgisayar ağlarının temel özellikleri anlatılacak, kablolu
ve kablosuz iletim ortamları birbirine göre karşılaştırılacaktır. Ve iletim
protokollerinden bahsedilecektir. Bundan sonraki bölümde de kablosuz bilgisayar
ağı (wireless network) teknolojilerinden bahsedilecektir.
2.1 Giriş
Bilgisayar ağlarının kullanımındaki temel amaç, bilgi ve servislerin
paylaşımıdır. Bilgi ve servislerin bir iletişim ortamı üzerinden belirli kurallar
çerçevesinde paylaşımına bilgisayar iletişimi denir. Kişiler veya gruplar diğer kişi
veya gruplarla paylaşmayı istedikleri bilgi ve olanakları olduğunda iletişim
mümkündür. İletişim ortamı için birçok farklı iletişim birimi kullanılabilmektedir.
2.2 Veri İşleme Modelleri ve Ağ Gelişimi
Bilgisayar iletişim teknolojileri bilgi işleme tarzlarına göre üç model altında
toplanabilir.
-
Merkezi işleme (Centralized Computing)
-
Dağıtık işleme (Distributed Computing)
-
Birlikte işleme (Collaborative- Cooperative Computing)
2.2.1 Merkezi İşleme
1950’den bugüne insanlar hızla artan oranlarda bilginin yönetimi için
bilgisayarları kullanmaktadır. İlk zamanlarda teknoloji bilgisayarların çok büyük
olmasını gerektiriyordu. Mainframe olarak adlandırılan büyük merkezi bilgisayarlar
verinin saklanması ve düzenlenmesi için kullanılırdı. Kullanıcılar terminal olarak
adlandırılan yerel cihazlara veri girerlerdi. Bir terminal kullanıcının veri girmesi
sağlayan bir girdi arabiriminden (klavye gibi) ve bir çıktı biriminden(printer veya
ekran) oluşur.
Terminaller ve mainframe arasındaki uzak mesafeler bir bilgisayar ağı
oluşmasına yetersizdir. Merkezi işlemede mainframe tüm veri saklama ve işleme
görevlerini yerine getirirken terminaller basitçe girdi/çıktı cihazı olarak kullanılır.
Bilgisayar ağları, mainfarameler arası veri alışverişi gereksinimi duyulmaya
başladığında ortaya çıktılar. (UNIX işletim sistemi bu tarz Mainframe’lerde çalışan
bir işletim sistemidir.)
2.2.2 Dağıtık İşleme
Bilgisayar endüstrisi olgunlaştıkça bireylerin tüm kontrolü kendi bilgisayarları
üzerinde toplayabildikleri daha küçük kişisel bilgisayarlar üretildi. Bu kişisel veri
işleme dağıtık işleme olarak adlandırılan yeni bir tür doğurdu.
Dağıtık işleme tüm bilgisayar işlemelerinin bir mainframe’de merkezileştirilmesi
yerine, birçok daha küçük bilgisayarların aynı işleme amaçlarına ulaşılması için
kullanılmasıdır. Her bir bilgisayar diğerine dayanmaksızın görevlerin bir alt
kümesinde çalışır. Merkezi işleme ile rekabet edebilmek için dağıtık işleme her bir
dağıtık bilgisayarın sakladığı bilgi ve servisleri kullanabilmek için bilgisayar
iletişimini kullanır.
2.2.3 Birlikte İşleme
Birlikte işleme olarak adlandırılan yeni bir model gittikçe önemli bir hal
almaktadır. Birlikte işleme dağıtık işlemenin iletişen bilgisayarların tam olarak işleme
imkanlarını paylaştığı sinerjitik bir türüdür. Bilgisayarlar arasında basitçe verinin
aktarılması yerine, birlikte işleme, iki yada daha çok bilgisayarın aynı işleme görevi
üzerinde çalışmasıdır.
2.3 Ağ Çeşitleri
Veri iletişimi ve paylaşımını sağlayan donanım ve yazılımdan oluşan bütüne ağ
adı veriliyor. Bilgisayar ağları sadece bilgisayarları değil çevre ürünlerini de (printer
vb.) kapsıyor. Ağlar, verinin taşınmış olduğu fiziksel ortama, kullanıcıların konumuna
ve çeşidine, iletişim için konmuş kurallara göre çeşitlendirilebiliyor. Ağ çeşitleri
kullanıcı sayıları ve konumlanışına göre üç başlık altında toplanabilir.
1. LAN (Local Area Network)
2. MAN (Metropolitian Area Network)
3. WAN (Wide Area Network)
2.3.1 LAN (Local Area Network)
Göreli olarak küçük olan bilgisayar donanımı ve iletişim ortamından oluşur.
Normalde tek tür iletişim ortamına eğilim gösterir ve 10 km’lik bir alanı aşmaz.
Genelde bir bina yada kampüsün içinde kurulan ağlar için tanımlanır.
2.3.2 MAN (Metropolitian Area Network)
LAN’dan daha geniş ağlardır. Metropolitian olarak adlandırılmasının sebebi
genelde şehrin bir kısmını kapsamasındandır. Mesafenin etkin olarak kapsanması
gerektiği ve ağa bağlı her bölge arasında tam erişim gerekmediğinden değişik donanım
ve aktarım ortamı kullanır.
2.3.3 WAN (Wide Area Network)
MAN’dan geniş her tür ağı kapsar. WAN’lar ülkenin yada dünyanın çeşitli
yerlerine dağılmış LAN’ları bağlar. Genelde WAN için iki ayrım yapılır.
2.3.3.1 Enterprise WAN
Bir kuruluşun bütün LAN’larını bağlar. Çok büyük yada bölgesel sınırlı olan
ağları kapsar.
2.3.3.2 Global WAN
Tüm dünyayı kaplayan bir ağ olabileceği gibi, birçok ulusal sınırları ve pek çok
kuruluşun ağını kapsar.
2.4 Ağ Servisleri
2.4.1 Printer ve Diğer Paylaşımlar
Ağların temel amaçlarından biri kaynakların ortak kullanımını sağlamaktır. Bir
yazıcının, dosyanın veya diskin ortak kullanıma açılmasına paylaşım adı veriliyor.
Kaynakların nasıl paylaştırılacağı hangi kullanıcıların hangi kaynakları hangi sırayla
kullanacağı gibi kurallar bir ağın yönetim politikalarını oluşturur.
Bilgisayar ağları, kaynakların paylaşım ve yönetimine göre iki temel biçimde
düzenlenebiliyor.
2.4.1.1 Peer to Peer Ağlar
Bu tür bir düzenlemede kaynaklar veya kaynakların yönetimi tek bir noktada
toplanmıyor. Ağda paylaştırılan her kaynak, o kaynağın sahibi tarafından
paylaştırılıyor ve kullanıcılar arasında bir hiyerarşik ayrım yapılmıyor. Her bilgisayar
bir sunucu ve istemci olarak davranabiliyor. Bu nedenle ayrıca bir sunucu makine
kullanılmıyor. Diğer makinelere göre daha güçlü bir makine olan bir sunucuya ihtiyaç
duyulmadığından bu tür bir düzenleme daha ucuz oluyor. Bununla birlikte kullanıcı
sayısı arttıkça ağın performansı düşebiliyor ve ağdaki kaynakların yönetimi zorlaşıyor.
2.4.1.2 Sunucu Tabanlı Ağlar
Bu tür bir yapıda ağdaki kaynakların paylaşımı ve yönetimi, bu iş için özel
olarak ayrılmış bir sunucu makine üzerinden yapılıyor. Bu makine ağın yönetimi için
özel olarak ayrıldığından kaynakların paylaşımı ve kullanımı daha kolay oluyor.
Bununla birlikte, sunucu makineler kullanıcı makinelerine göre çok daha güçlü
olduklarından fiyatları pahalı oluyor.
2.5 Ağ Topolojileri
Ağlar, kullanıcılar arasındaki iletişimin fiziksel olarak nasıl organize edildiğine
göre çeşitlendirilebiliyor. Bu organizasyona da Topoloji adı veriliyor.
2.5.1 Bus
Tüm makinelerin tek bir fiziksel ortama mesela kabloya bağlı olduğu, tüm
iletişimin bu fiziksel ortam üzerinden gerçekleştiği yapıdır. Bir makine tarafından
gönderilen mesajlar tüm makinelere fiziksel olarak iletiliyor. Buna örnek olarak
Koaksiyel Kablolarla yapılan ağlar verilebilir. Bus yapısı belirli avantaj ve
dezavantajlara sahiptir.
Avantajları: Yalnızca kablo ile çözülebildiği için ucuz bir yapıdır.
Dezavantajları: Ortak kabloda sorun olduğunda tüm haberleşme bundan etkilenir.
Kablo boyu belli elektriksel limitler arasında kalmalıdır.
Directory services server
mail server
application server
file and print server
Şekil 2.1:Bus Topolojisi
2.5.2 Star
Her makinenin makineler arası haberleşmeyi düzenleyen bir cihaza ayrı bir
kabloyla bağlandığı yapıya deniyor.
Avantajları: Bir kablo koptuğunda diğer makineler bundan etkilenmez.
Dezavantajları: Merkezi cihazda arıza olduğunda tüm ağ etkilenir. Merkezi cihaz ek
bir maliyet getirir. Her makine için ayrı bir kablo döşenmesi gereklidir.
Hub
Şekil 2.2 : Star Topolojisi
2.5.3 Ring
Tüm makinelerin, çember biçimi bir kablo ile bağlandığı yapıya deniyor. Hangi
makinenin haberleşme yapacağı, jeton (Token) adı verilen özel bir sinyalle düzenlenir.
2.6 İletişim Ortamları
Veri iletişiminin hangi fiziksel ortam üzerinden gerçekleştiği, iletişimin fiziksel
özelliklerine doğrudan belirlediğinden fiziksel ortamın özelliklerinin bilinmesi önemli
oluyor. Kablosuz ağ tipleri de var. Bunlardan uydu hatları kıtalararası haberleşmede
yaygın olarak kullanılmaktadır. Farklı kablo tipleri; farklı gecikme zamanları, farklı
sinyal seviyeleri ve farklı maksimum uzunluk sınırları ile ağ topolojisini belirliyor.
Veri bilgisayardan çıktıktan sonra, diğer birime iletilirken birçok faktör rol
oynamaktadır. Bu faktörlerden birisi kullanılan iletişim ortamıdır. Bilgisayar ağlarında
bu iletişimin olabilmesi için servis veren ve servis alan birimlerin birbirlerine bilgi ve
isteklerini göndermesi gerekmektedir. Bunun için kablolu yada kablosuz iletişim
ortamları kullanılabilir.
2.6.1 Veri Transferi
Bütün bilgisayar ağlarında, sinyal bir ortam aracılığı ile iletilmektedir. Bu
sinyal, elektrik akımı, mikrodalga, radyo, ışık, vb. biçimde iletilmektedir. Her bir
ortamın belli bir direnci ve zayıflığı vardır. Ortamlar, avantajları ve dezavantajları
açısından birbirinden ayrılırlar. Bu avantaj/dezavantaj kapsamına; maliyet, kolay
kurma, hız, mesafe, kapasite ve dış etkenlere karşı direnç konuları girmektedir.
Veri aktarım ortamları; sınırlı (bounded) ve sınırsız (unbounded) ortamlar
olarak ikiye ayrılır. Sınırlı ortamlarda sinyal fiziksel bir ortamla sınırlıdır. Sınırsız
ortamlarda sinyal serbest olarak hareket etmektedir. Çok kullanılan sınırlı ortamlara
örnek, twisted-pair, coaxial ve fiber-optik kablolardır. Hava üzerinden mikrodalga ve
benzeri sinyal taşınması sınırsız ortam sınıfına girmektedir.
Küçük alanlarda (oda,bina vb.) sınırlı ortam tercih edilmektedir. Geniş alan
ağlarında, hareketli istasyonlarda ve sınırlı ortamları birbirine bağlamada sınırsız
ortam kullanılmaktadır.
2.7 Sınırlı Ortamlar
Bu bölümde sık kullanılan sınırlı ortamlardan bahsedilecektir.
2.7.1 Koaksiyel Kablo
Koaksiyel Kablo fiyatının ucuz olması, esnek yapısı ve hafifliği nedeniyle
oldukça yaygın kullanım alanı bulmuştur. Koaksiyel kablonun yapısında; merkezde
bakır bir tel etrafında silindirik biçimli bir metal kalkan bulunuyor. Bu yapı, manyetik
kirlilikten daha az etkilendiği için sinyal taşınmasında(mesela televizyonculukta) pek
çok alanda kullanılmaktadır. Bilgisayar ağlarında iki tür Koaksiyel Kablo kullanılıyor.
Thinnet : 0.25inç kalınlığında koaksiyel kablodur. İnce olduğu için daha hafif ve
esnektir. Maksimum 185 metreye kadar sinyal taşıyor. RG-58 adıyla da anılıyor.
Thicknet : 0.25inç kalınlığındadır, yaklaşık 500 metreye kadar sinyal taşıyor.
Genellikle Thicknet Kablo, Thinnet Kabloların birbirine eklenmesi yerine Backplane
bağlantısı için kullanılıyor.
2.7.2 Twisted-Pair Kablo
Birbiri üzerine sarılmış iki veya dört çift ince bakır telden oluşuyor. Manyetik
kirliliğe koaksiyel kabloya göre daha dayanıksız. Bu nedenle maksimum sinyal taşıma
uzunluğu daha kısadır. Kalkanlı(Shielded) türünde manyetik kirliliğe karşı tüm
kablonun etrafında bir metal kılıf vardır. EIA/TIA tarafından belirli kategorilere
ayrılmıştır.
Cat-1 : Telefon haberleşmesinde kullanılıyor. Veri iletişimi için tasarlanmamıştır.
Cat-2 : 4 Mbps’e kadar veri iletişiminde kullanılıyor.
Cat-3 : 10 Mbps’e kadar veri iletişiminde kullanılıyor.
Cat-4 : 16 Mbps’e kadar veri iletişiminde kullanılıyor.
Cat-5 : 100 Mbps’e kadar veri iletişiminde kullanılıyor.
Manyetik kirliliğin yoğun olduğu ortamlarda Twisted-Pair kablonun STP
denilen üzeri iletken ile sarılı bir biçimi kullanılıyor.
2.7.3 Fiber Optik Kablo
Diğer kablo türlerinden farklı olarak bu kabloda sinyal ışık demetleri biçiminde
taşınıyor. Kablo, kablo olmaktan çok, silindirik bir ayna çiftidir. Cihazlara bağlantı
noktalarında sonlandırma işlemi özenle yapılmalıdır. Diğer kablolara göre çok daha
yüksek hızlarda sinyal taşıyabiliyor. Kablo türleri, kablonun bilgisayara bağlantı
şeklini de belirliyor. Hemen hemen her kablo türü, kendine özgü Konnektör ve
Soketlerle bağlanıyor.
2.7.4 Sınırlı Ortamların Karşılaştırılmaları
Farklı ortamların birbirlerine göre karşılaştırılmaları gerçek dünya
uygulamalarında, tüm sistem düşünülerek yapılmalıdır. Kullanılan ağ arabirim kartları
gereksinimleri, Electro Magnetic Interference (EMI)’e karşı direnç özelliği, güvenlik
gereksinimleri, iletişim band genişliğinin hepsi bu kapsam içinde düşünülmelidir.
Ortam türü
Twisted-Pair
Koaksiyel
Fiber-Optik
Kablo
Maliyeti
Düşük
Orta
Yüksek
Kurma
Maliyeti
Düşük
Daha Pahalı
Çok Pahalı
EMI
Duyarlılığı
Yüksek
Orta
Çok Az
Hız
Orta Yüksek
Orta
Yüksek
2.8 Sınırsız Ortamlar
Bu ortamlarda sinyali sınırlayan bir ortam olmadan elektromanyetik olarak
iletilir. Bu yüzden kablosuz ortam da denilir. Mikrodalga, infrared, laser ve radyo
iletişimi sınırsız ortamlara örnektir. Sınırsız ortamların sağladığı avantajlar ise, kablo
yığınlarından kurtarmakta, hareketli istasyonlar için ideal bir iletişim ortamı olmakta
ve yüksek band genişliklerini desteklemektedir.
2.8.1 Mikrodalga
Mikrodalga veri iletişimi iki türlü yapılmaktadır. Yeryüzünde yapılan terastan
terasa (terrastrial), uydu düzeyinde (satellite) yapılan uydu iletişimi. İşlevleri aynıdır
ancak yetenekleri farklıdır.
2.8.1.1 Terastan Terasa İletişim
Teras iletişim, antenler aracılığı ile yapılmaktadır. Mikrodalga iletişimi, uzak
mesafelere telefon, veri ve görüntü iletişimi için kullanılmaktadır. Ayrıca iki bina
arasına kablo çekilemediği zamanlarda da terastan terasa iletişim tercih edilmektedir.
Avantajları:
-
Yer altına kablo döşemekten çok daha ucuza gelmektedir.
Yüksek band genişliklerini desteklemektedir.
Dezavantajları:
-
Lisans ve onaylı teçhizat gerektirmektedir.
Dış ortamlardan etkilenmektedir.(sis,yağmur,başka sinyaller gibi)
2.8.1.2. Uydu İle İletişim
Mikrodalga bağlantılar yüksek hızı desteklemekte ancak hava şartlarından da
etkilenmektedir. Yağmurlu ve sisli havalarda sinyal kalitesi bozulabilmektedir.
Mikrodalga sinyali kullanabilmek için özel izin alınması gerekmektedir.
Uydu iletişimi, bir uydunun sinyali yansıtması ile gerçekleşmekte ve birçok
kanaldan telefon, veri ve görüntü çok uzak mesafelere iletilebilmektedir. Uydu
iletişiminde, sinyal uzak mesafelere gittiği için gecikebilmektedir. Uzak mesafelere
yapılan telefon, veri ve televizyon kanalları için mikrodalga iletişimi kullanılmaktadır.
Noktadan noktaya iletişim olabileceği gibi, çoklu alıcı ve verici sistemlerde
kurulabilir.
Avantajları:
-
Verici ve alıcı arasında gönderme zamanı ve maliyet mesafeden bağımsızdır.
İletişim noktaları için yeryüzünde herhangi bir işlem yapılması
gerekmemektedir.
Yüksek band genişliklerine ulaşılabilmektedir.
Alıcı ve vericiler sabit olabileceği gibi, hareketlide olabilirler.
Uydulardan bilginin belirli bir noktaya yada genel olarak yayılması
ayarlanabilmekte, böylece iletişim seçilmiş bir yere yada genel olabilmektedir.
Dezavantajları:
-
Lisans ve onaylı teçhizat gerektirmektedir.
Dış ortamlardan etkilenmektedir.
Pahalı ve modern teknoloji gerektirmektedir.
Doğrudan hatta göre uzak mesafelerde gecikme olabilmektedir.
2.8.2 İnfrared
İnfrared iletişimde, ucuz gönderici ve alıcılar kullanılmaktadır. Gönderilen
sinyal, görüş sahası içinde olan alıcı tarafından yansımalar sonucu alınır. İnfrared
iletişim televizyonların uzaktan kumandalarında kullanılmaktadır.
Avantajları:
-
Seri üretim ile arabirim donanımları daha ucuz olmaktadır.
Yüksek band genişliğine sahiptir.
Dezavantajları:
-
Atmosfer koşullarından etkilenmektedir.
-
Kısa mesafelerde kullanılabilecek bir iletişim sistemidir.
2.8.3 Radyo Sistemi
Elektromanyetik dalgalar, 3-300 MHz frekansları arasında iletişim
yapılmaktadır. Sinyaller bir verici aracılığı ile gönderilmekte ve alış sahasında olan
bütün alıcılar sinyali alabilmektedir. Radyo frekanslarının kullandıkları dalgalar:
-
Shortwave (radyo için)
Very High Frequency (VHF, televizyon ve FM radyo için)
Ultra High Frequency (UHF, televizyon ve radyo için)
Radyo dalgaları ile iletişimde, gönderici ve alıcı istasyonlar iletişim türüne göre belli
bir frekans aralığını kullanmakta, yerel sistemler VHF ve UHF kullanmaktadır.
Avantajları:
-
İstasyonlar arası herhangi bir uygulamaya gerek duyulmamaktadır.
Her iki tarafta da aynı donanım olmasına gerek yoktur.
İstasyonlar sabit yada hareketli olabilir ve her yerde iletişim yapılabilir.
Radyolar, kullanıcını dünyanın her yerinden erişebileceği donanımlardır.
Radyo alıcıları ucuzdur.
Dezavantajları:
-
Lisans ve onaylı teçhizat gerektirmektedir.
Dış etkilere karşı duyarlıdır.
Sadece düşük ve orta band genişlikleri kullanılabilmektedir.
2.8.4 Sınırsız Ortamların Karşılaştırılmaları
Ortam Türü
Teras Mikrodalga
Uydu Mikrodalga
Laser
İnfrared
Radyo
2.9 Sinyal Aktarımı
Kapsadığı Alan
Karşılıklı görmeli
Küçük yada geniş alanlara
dalga
Karşılıklı görmeli
Küçük alanlarda en
azından yansımalı
Küçük yada geniş
alanlarda yansımalı
EMI Duyarlılığı
Orta
Orta
Düşük
Düşük
Yüksek
Sinyalin hangi frekans aralıklarından aktarıldığı önemli bir ayrım konusudur.
Tek bir frekansın kullanıldığı yapılarda aynı anda birden fazla aktarım yapılamıyor.
Birden çok frekansın kullanıldığı yapılarda ise aynı anda birden fazla iletişim hattı
kullanılabildiğinden bant genişliği daha yüksek olabiliyor.
2.9.1 Baseband Aktarım
Tek bir sinyal frekansı kullanılarak yapılan dijital sinyal aktarımına Baseband
Aktarım denir.
2.9.2 Broadband Aktarım
Birden fazla frekansta yapılabilen analog sinyal aktarımına Broadband Aktarım
denir.
2.10 Ağların Çalışma Temelleri
Bir bilgisayar ağında kimin ne zaman haberleşme yapacağı, haberleşmenin
hangi sinyaller ile taşınacağı, kullanıcıların elektronik olarak ayırt edilebilmesi,
güvenlik vs. gibi çözülmesi gereken pek çok sorun vardır.Bu sorunların hepsinin
birden tek bir noktada toplanıp merkezi bir çözüm aramaktansa her sorunu kendi
başına ele alıp standart çözüm yapıları oluşturmak yoluna gidilmiştir. Önerilen çözüm
yapılarına ağ modeli deniyor.
2.10.1 OSI Referans Modeli
Modern bilgisayar ağları yapısal olarak tasarlanmıştır.Tasarım karmaşıklığını
azaltmak için birçok ağ her biri diğeri üzerine inşa edilmiş bir seri tabaka şeklinde
organize edilmiştir.
OSI Referans Modeli International Standards Organization (ISO) tarafından sunulan
bir model üzerine geliştirilmiştir. Bu model ISO OSI (Open Systems Interconnection)
Referans Modeli olarak anılır ve açık sistemlerin yani diğer sistemlerle haberleşmeye
açık sistemlerin bağlantısı ile ilgileniyor. OSI modeli yedi tabakadan oluşuyor. Bu
tabakaların oluşturulmasında uygulanan prensipler:
Değişik seviye bir ayırım gerektiğinde bir tabaka oluşturulmalıdır.
Her tabaka iyi tanımlanmış bir fonksiyonu yerine getirmelidir.
Her tabakanın fonksiyonu uluslararası standartlaştırılmış protokoller açısından
seçilmelidir.
Tabaka sınırları arabirimler arası bilgi akışını en aza indirecek şekilde seçilmelidir.
Tabakaların sayısı belirgin fonksiyonların aynı tabakalar üzerinde atlama yapmayacak
kadar geniş, mimariyi hantallaştırmayacak kadar az olmalıdır.
Tanımlanan yedi tabaka:
7) Uygulama
6) Sunum
: Uygulamalara değişik servisler sağlıyor.
: Bilgi formatını çeviriyor.
5) Oturum
: Haberleşme ile ilgili olamayan problemlerle
ilgileniyor.
4) Taşıma
: Uçtan uca haberleşme kontrolünü sağlıyor.
3) Ağ
: Ağ üzerinde bilgiyi yönlendiriyor.
2) Veri Bağlantısı
: Bağlı uçlar arasında hata denetimini sağlıyor.
1) Fiziksel
: İletim ortamına bağlantıyı sağlıyor.
Şekil 2.3 : OSI Referans Modeli
Fiziksel Katman
Fiziksel ortam ile temasta olan tek katmandır. Sinyalizasyon seviyeleri, sinyal
denetimleri, dijital kodlama işlemleri bu katmanda gerçekleştiriliyor. Her bitin ne
kadar zaman alacağı, sinyal seviyesini kontrolü,sinyal senkronizasyonu, bu katmanca
yapılıyor. Tasarımının amacı, bir uçtan 1 biti gönderildiğinde karşı taraftan da 0 değil
1 bitinin alınmasını sağlamaktır. Karşılaşılan tipik sorunlar, 1 veya 0 bitini temsil
etmek için kaç volt gerilim kullanılacağı, bir bit için kaç mikrosaniye tutulacağı, aynı
anda iletimin iki yönlü olup olmayacağı, ilk bağlantının nasıl kurulacağı ve her iki
taraf iletimi bitirdiğinde bağlantının nasıl sonlandırılacağı, ağ konnektörünün kaç
pinden oluşacağı ve hangi pinin ne amaçla kullanılacağı vs… Bu tasarım konularını
içine alan; mekanik, elektiriksel ve fiziksel iletim ortamıdır.
Veri Bağlantı Katmanı
Veri paketlerinin fiziksel olarak gönderilecek paketlere çevrimi, fiziksel hata
denetimi, paket ayrıştırılması ve paketlerin adresine ulaşıp ulaşmadığı kontrolünün
yapıldığı katmandır. İletim sırasında üst katmandan gelen paketler fiziksel olarak
bitlere çevriliyor, paketin sonuna CRC kodu ekleniyor veya hata kodunun
denetlenmesi bu katmanda yapılıyor. Eğer hedef terminalden alındı mesajı gelmezse
paketin tamamı tekrar ediliyor. Eğer paket alınırken bir hata oluşmuşsa paketi
gönderen terminale hata mesajı (NACK), doğru alınmışsa gönderen terminale
onaylama mesajı (ACK) gönderiliyor.Veri bağlantı katmanı ayrıca bağlı noktalar arası
hata denetimini sağlamalıdır.
Veri bağlantı katmanında karşılaşılan problemlerden biri gönderen tarafı boğmadan
yavaş bir alıcının nasıl veriyi sağlıklı alacağıdır. Bunun için ileten tarafın belirli bir
anda alan tarafta ne kadar miktarda tampon bellek boşluğunu bilmesini sağlayacak,
trafik akışını denetleyecek bir mekanizmanın kurulması gereklidir.
Ağ Tabakası
Paketlerin yönlendirilmesi, ağa katılan elemanların fiziksel adreslerinin
mantıksal adreslere çevrilmesi ve trafik denetimi bu katmanda yapılıyor. Bir paketin
hangi ara bağlantılardan geçerek hedefe ulaşacağını bu katman belirliyor. Bu kararın
verilme biçimi protokol tarafından belirleniyor. Yönlendirme kararının değiştirilmesi
ile trafik kontrolü yük dağılımı gibi işlevler yerine getirebilir.
Eğer ara bağlantılardaki ağ katmanı, gelen paketlerin aynı büyüklükte göndermezse
bu paketlerin daha ufak parçalara bölünüp hedefte birleştirilmesi işlemi bu katman
tarafından yapılabilir.
Aynı anda ağa birbirinin rotası üzerine çakışan birçok paket ağa sunulursa performans
sıkıntıları oluşabilir. Bu tür çakışmaların önlenmesini sağlamak ağ katmanının
sorumluluğundadır.
Bir paket hedefine ulaşmak için bir ağdan diğer bir ağa geçmek zorunda kaldığında
başka problemler de baş gösterebilir. Adresleme ağlar arasında farklı olabildiği gibi,
bir ağ diğerinden çok geniş olduğu için paketi kabul etmeyebilir veya protokoller farklı
olabilir. Heterojen ağların ara bağlantılarının sağlıklı bir şekilde yapılıp bu
problemlerin üstesinden gelme ağ katmanın sorumluluğu altındadır.
Taşıma Katmanı
Hata kontrolü, paketlerin zamana göre sıralanması, gereksiz tekrarlanan
paketlerin silinmesi ve gerekiyorsa gönderilecek paketlerin tekrarlanması işleri ile
yükümlüdür. Büyük ölçekli verilerin paketlere bölünmesi (fragmentation) bu
katmanda yapılıyor. Bu katmada, pakete, verini nasıl yeniden birleştirileceği
(disassembly) bilgisi de ekleniyor. Bu bilgiye sıra bilgisi de deniliyor. Paketleri
gönderen kişiye paket alındı uyarısının gönderilmesi bu katmanda yapılıyor. (Her
protokolde bu uyarı kullanılmıyor.)
Normal tartlar altında, taşıma katmanı, oturum katmanı tarafından ihtiyaç duyulan her
taşıma bağlantısı için bir sanal ağ bağlantısı oluşturur. Eğer taşıma bağlantısı yüksek
bir kapasite isterse, taşıma katmanı birçok ağ bağlantısı oluşturup, kapasiteyi artırmak
için veriyi bu bağlantılara paylaştırıyor. Öte yandan, farklı ağ bağlantılarının
oluşturulmasının maliyeti artırdığı durumlarda taşıma katmanı çeşitli taşıma
bağlantılarını bir ağ bağlantısı üzerinde maliyeti azaltmak için birleştirebilir. Tüm
durumlarda taşıma katmanı birleştirme işinin oturum katmanına yansımaması için
gereklidir.
Taşıma katmanı, gerçek bir kaynaktan hedefe veya uçtan uca katmandır. Başka bir
değişle, kaynak sistemde çalışan bir program mesaj başlıkları ve denetim mesajlarını
kullanarak, hedef sistemdeki benzeri bir programla iletişime geçiyor.
Birçok bilgisayar üstünde birden fazla programı çalıştırır, yani sisteme giren ve çıkan
birçok bağlantı vardır. Bu yüzden hangi mesajın hangi bağlantıya ait olduğunun
belirlenmesi için bir metoda ihtiyaç duyulur. Taşıma başlığı bu bilginin koyulabileceği
bir yerdir.
Oturum Katmanı
Ağdaki bağlantıların kurulması, sonlandırılması, izlenmesi ve gerekiyorsa
iletişime özel paketlerin gönderilmesi işlerinden sorumludur. Kullanıcı girişi (login) bu
katmanda yapılıyor. Bu nedenle güvenlik, oturum açılması ve gerektiğinde oturumun
sonlandırılması işlerinden bu katman sorumludur. Veri üzerinde işaretler (checkpoint)
koyarak iletişimde en son kalınan noktanın belirlenmesi işlemini yapıyor. Böylece
hatta bir arıza olduğunda en son kalınan noktadan iletişimin devamı sağlanıyor.
Oturum katmanın sunduğu hizmetlerden biri de sistemlerin karşılıklı iletimlerinin
yönetimidir. Oturumlar aynı anda tek yönlü veya aynı anda çift yönlü veri akışına izin
verebilirler. Eğer trafik tek yönlü ise oturum katmanı iletim sırasının kimde olduğu
konusunda yardımcı oluyor.
İlgili diğer bir oturum hizmeti token yönetimidir. Bazı protokoller için, her iki tarafın
aynı anda aynı işlevi yerine getirmeye çalışmaması çok önemlidir. Bu aktiviteleri
yönetmek için oturum katmanı taraflar arasında değiştirilebilecek tokenlar sağlar.
Token’ a sahip taraf kritik uygulamayı çalıştırma hakkına sahip oluyor.
Sunum Katmanı
Uygulamadan gelen verinin nasıl şekilleneceğini belirleyen katmandır.
Uygulamadan gelen verinin biçimini ortak anlaşılan bir biçime çeviriyor. Bu özelliği
ile daha çok bir dil çevirmeninin yaptığı işle benzeştirilir. Aynı zamanda çok
protokolün kullanıldığı ortamlarda protokoller arası geçişi sağlıyor. Verinin
şifrelenmesi ve şifre çözümü de bu katmanda yapılıyor.
Sunum katmanı ayrıca bilginin sunulmasının diğer yönleri ile de ilgilidir. Örneğin veri
sıkıştırması iletilmesi gereken bir sayısını artırmak için kullanılabildiği gibi kriptografi
güvenlik ve kullanıcı doğrulaması için sık sık kullanılır.
Uygulama Katmanı
En üst düzey katmandır. Kullanıcı verisinin ağa ilk girdiği ve ağdan gelen
verinin kullanıcıya yansıtıldığı katmandır. Genellikle bire bir programlara (FTP, email) denk düşüyor.
Uygulama katmanının diğer bir işlevi ise dosya transferidir. Değişik dosya sistemleri,
değişik dosya isimlendirme tanımlamalarına, metin bilgisinin temsili için değişik
metodlara sahiptir. Değişik dosya sistemlerinden dosya transferleri bu uyumsuzlukları
ortadan kaldırmayı gerektirir. Bu iş, yine, elektronik posta, dizin taraması ve diğer özel
ve genel amaçlı işlevlerde yapıldığı gibi uygulama katmanına aittir.
2.10.2 IEEE802 Modeli
OSI ile benzer zamanlarda çıkarılmıştır. Daha çok elektronik detayların
standartlaştırılması, aktif cihazların spesifikasyonu, hangi işlemlerin hangi donanımlar
üzerinde gerçekleştirileceğinin belirlendiği ve halen olduğu gibi uygulanan ağ
modelidir. OSI modeli ile IEEE802 modeli arasındaki ayrım çoğu zaman
karıştırılabilen bir konudur. Bu nedenle aradaki bazı belirli farkların belirtilmesi
gerekir.
IEE802 modeli, doğrudan doğruya protokoller belirliyor. Bunların arasında bir paketin
kaç byte olacağı, hangi kodlama yönteminin kullanılacağı gibi protokolün kendisine
has özellikler belirtiliyor. OSI modelinde de ne tür işlevlerin gerçekleştirilmesi
gerektiği gibi daha çok soyut kavramların bir araya geldiği bir fonksiyonlar
kategorizasyonu verilmiştir. OSI modelinin belirli bir katmanına denk düşen değişik
protokoller olabilir.
IEEE802 modelinde bir paketin kaç mikro saniye içinde gönderileceği, paketler
arasında ne kadar zaman farkının bulunacağı, maksimum ve minimum paket boyları
gibi elektronik özellikler belirtilmiştir. OSI modelinde ise paketlerin iletilmesi işlemi
bir mantıksal dizge içerisinde veriliyor. IEEE802 modelinde birden fazla protokol
biçimi yer alıyor. Bunların bazıları OSI modelinde doğrudan referans veriyor. Bazıları
ise OSI modelinde hiç sözü edilmeyen durumları kapsıyor.
2.10.2.1 IEEE802 Kategorileri
802.1: Ağlar arası topolojilerin nasıl düzenleneceğini belirliyor. Daha çok aktif cihaz
üreticilerini ilgilendiren bir spesifikasyon.
802.2: Logical link kontrol ü işlemini gerçekleştiriyor. Ağ bağlantısının fiziksel
bağlantıdan mantısal bağlantıya nasıl aktarılacağını belirliyor.
802.3: CSMA/CD Spesikikasyonu
802.4: Token Bus Topolojisi
802.5: Token Ring Topolojisi
802.6: MAN (Metropolitan Area Network)
802.7: Broadband aktarım için öneri grubu
802.8: Fiber Optik çalışma grubu
802.9: Ses, Veri İnteractive iletimleri
802.10: Network Güvenliği
802.11: Wireless (Kablosuz) Ağlar
802.12: 100 Base VG-AnyLAN; 100 Mbps hızının belirlediği ilk çalışmadır. Fast
ethernet çıktıktan sonra geliştirilmesi nerdeyse durmuştur.
2.11 Ağlarda Veri Aktarımı
Kullanıcı verisi bir defada gönderilmek yerine paket adı verilen küçük bölümler
halinde gönderiliyor. Her paketin başına ve sonuna adres bilgisi, hata ve kontrol
kodları yerleştiriliyor.
2.11.1 Veri Paketlerinin Rolü
Verinin paketlenmesi, büyük hacimli veri aktarımlarında bütün verinin birden
hatta gönderilip diğer kullanıcıların bunun bitmesini beklemesi yerine veriyi daha
küçük gruplara bölerek gönderip tüm kullanıcıların aynı anda iletişim kurabilmelerini
sağlıyor. Ayrıca adresine doğru ulaşmayan paketler tekrarlandığından tüm verinin
değil, hatalı olan paketlerin tekrarlanmasını sağlayarak hata olasılığını düşürüyor..
bununla birlikte verinin parçalara ayrılması, her parçanın doğru sıra ile hedefe
birleştirilmesi gibi ek bir iş getirir.
2.11.2 Protokoller
İletişimde kullanılan ve her kullanıcının uyduğu kurallar bütününe protokol
deniyor. Yönlendirilebilir olan ve olmayan protokoller var. Protokoller veri
paketlerinde ağlar arasında iletişimi sağlayabilecek bir ek bilgi tutuyorsa
yönlendirilebilir (Routable) adını alıyor. Birden fazla protokol birlikte çalışabilir,
protokollerin birbirine veri geçişi ve paket yapılarının düzenlenmesi ayrı bir standart
gerektiriyor. Birbiri ile çalışabilecek protokollerin belirlenmesi ve protokoller arası
iletişimin sağlanması için Stack denilen protokol yapıları geliştirilmiştir. Bunlara
örnek olarak IPX-SPX, TCP-IP, UDP-IP verilebilir.
2.12 Geniş Ağlar
2.12.1 Modemler
Modemler, bilgisayarların telefon hatlarını kullanabilmesini sağlayan
aygıtlardır. Bilgisayarlarla seri haberleşme yaparlar ve seri haberleşme teknolojisinde
DCE (veri iletim aracı) adını alırlar.
Modem Fonksiyonları: Modem sözcüğü MOdülasyon ve DEModülasyon
sözcüklerinin bir araya gelmesi ile oluşmuştur. Dijital veri sinyallerini telefon
sinyallerine modüle veya demodüle ediyor.
Modem Donanımı: Donanım, bilgisayarla iletişimi sağlayan bir seri arabirim ile
telefon hattı iletişimini sağlayan bir analog arabirimden oluşuyor. Modemlerin
donanımları neredeyse standart hale gelmiştir ama modemleri birbirinden ayıran
özellik yazılımlarındadır.
Modem Standartları: Hayes ve IBM firmalarının 1980’lerin başlarında geliştirdikleri
modem türleri, 1980’lerin sonlarında ITU tarafından belirli standartlara bağlanmıştır.
Bu standartlar V serisi diye geçer ve “bis” ekleri ile çeşitlenir. “bis” sözcüğü
Fransızca’da ikinci anlamına gelir ve standardın revizyona uğradığını belirtir. Farklı
bit/sec değerleri farklı V numaraları alır. Veri sıkıştırma yöntemleri ve standartları da
modemlerin ayrıldığı noktalardan biridir.
Hub
Router
Modem
Modem
TELEKOM
HİZMET AĞI
Router
Hub
2.12.2 Tekrarlayıcılar (Repeater)
Fiziksel sinyallerin yükseltilmesi amacı ile kullanılan elemanlardır. Basit
amplifikasyon ve sinyal şeklinde düzelme sağlıyorlar. Herhangi bir protokol veya
paket biçimi ile ilgisi olmayan, yalnızca elektriksel sinyallerin yetersiz kaldığı
uzaklıklarda iletişim sağlamak amacı ile kullanılıyorlar. OSI modelinin fiziksel
katmanında bağlantıya denk düşen aygıtlardır.
2.12.3 Köprüler (Bridge)
OSI modelinin Data link katmanında bağlantı sağlıyorlar. Farklı LAN
segmentlerinin bir protokol üzerinden birleştirilmesi işlemini yapıyorlar. Bir
segmentten gelen paketin hedefi eğer aynı segment üzerinde değilse, bu paket
köprünün diğer ucuna iletiliyor. Genel çalışma biçimi bu denli basit bir mantığa
dayandığından Data Link katmanı dışındaki katmanlardan gelen protokol bilgileri
köprülerde dikkate alınmaz. Yalnızca paketin üzerindeki MAC adresleri
Dikkate alınarak iletim yapılır. Bir paketin hangi segment ait olduğunun belirlenmesi
söz konusu olduğundan köprüler, segment üzerindeki MAC adreslerinin bir listesini
tutarlar. Bir segmentten gelen paket aynı segmentte bir hedefe gidiyorsa köprü bu
paketi ihmal eder, eğer farklı bir segmentteki kullanıcıya gidiyorsa köprü bu paketi
ilgili segmente aktarır. Eğer paketin hedefi bu segmentte de değilse bu segmentteki
köprü de diğer segmentlere iletir. Paket hedefini bulana dek segmentler arasında
aktarılır. Köprüler, segmentler üzerine paket koydukları için bir kullanıcı makinesi ile
aynı erişim yöntemlerini kullanmalıdır. Bu yüzden eternet köprüleri ile örneğin token
ring köprüleri birbirinden farklıdır.
Köprüler, hangi segmentte hangi kullanıcıların olduğunu o segmentteki
trafikten öğrenebilir veya bu listeler elle hazırlanabilir. Listeler, bir tür hafıza üzerinde
tutulur ve maksimum kaç adresin listelenebileceği, köprünün kendisine has bir
özelliktir. Fazla sayıda adresin tutulması, her paketteki kontrol süresini uzattığından
performansı düşürülebilir, az sayıda adresin tutulması maksimum kullanıcı sayısında
bir kısıtlama getirir.
İki segment arasında birden fazla köprünün bağlanması, sonsuz sayıda iletilen
paketlere sebep olacağından IEEE802.1 projesinde birden fazla köprülü bağlantılar
için hangi bağlantının kullanılacağına ilişkin bir öneri getirilmiştir. (IEEE802.1d) Bu
öneri daha çok “Spanning tree” problemi olarak geçer. Burada kastedilen, birden fazla
hat kullanılarak iki segment arasındaki iletişim hızının artırılması değil, yanlışlıkla
veya birbirinin yedeği olan iki ayrı bağlantının yapılmasıdır.
Bu köprüler, MAC adresleri ile birlikte eğer pakette yönlendirilebilir protokol
adresleri de görürlerse yönlendirme de yapabilirler. Bu tür köprülere routing bridge
denir. Yönlendirilemeyen protokoller içeren paketler ise protokol adreslerine göre
yönlendiriliyorlar.
Köprüler broadcast bölgelerini azalttıkları için doğru kullanıldıklarında LAN
üzerindeki performansı artırabilirler.
2.12.4 Yönlendiriciler (Router)
Yönlendirme işlemi köprüleme işlemine göre daha karmaşık bir işlemdir.
Yönlendiriciler, networkler arasında protokol bazında farklılıkları göze alıyor. Bunun
için paketin içindeki MAC adresi dışında, protokol adreslerine erişiyorlar. Her
networkteki kullanıcıların adresleri köprülerdeki gibi tablolarda tutulur. Ama bu
tablolarda segment-MAC adresi bilgisine ek olarak, hangi yolların kullanılacağı, hangi
yolun kullanılmasının diğerine göre daha avantajlı olacağı, ağlar arasındaki geçişler
gibi bilgiler de tutulur.
Yönlendiriciler, paketleri segmentlere veya hedef segmente ait olan
yönlendiricilere gönderiyorlar. Protokol adresleri üzerinden işlem yapıldığı için hatalı
paketlerin geçişi engellenmiş olur. Broadcast tipi aktarımlar engellendiğinden ağ
performansını artırırlar.
Paketler her yönlendiriciden geçtiğinde data link katmanına ait paket bilgisi yok
edilir ve yeniden oluşturulur. Bu özellik, farklı erişim yöntemi kullanan ağların
birbirine bağlanabilmesini sağlar. Örneğin token ring’den eternete yönlendirme işlemi
bir köprü ile yapılamaz. Yönlendiriciler hedef adresine değil, ağ adresine bakarlar.
Büyük ölçekli ağların daha küçük ağ parçalarına bölümlenmesi yönlendiriciler ile
mümkün oluyor.
Bir paketin hangi yoldan geçeceği bilgisi yönlendiriciye kullanıcı tarafından
yerleştirilebilir. Böyle oluşturulan tablolara static routing table denir. Yönlendiriciler,
routing tablolarını köprüler gibi trafiğin kendisinden oluşturabilirler. Bu tablolara
dynamic routing table denir. Bu işlem için geliştirilmiş bazı algoritmalar vardır:
OSPF (Open Shortest Path First): Hangi yolun seçileceği kararı, yolların kaç
segmentten oluştuğuna , segmentlerdeki trafiğin yoğunluğuna segmentlerin hızına
bakılarak Dijkstra algoritması kullanılarak verilir. Bu yöntem, daha az trafik
oluşturduğu gibi daha etkin hat kullanımı sağlandığından daha hızlı iletim sağlar.
RIP (Routing Information Protokol): Erişim yollarının belirlenmesi için hatların
uzaklık vektörleri kullanılıyor.
NLSP (Netware Link Services Protokol): IPX protokolü için kullanılan ve hatların
durumları göz önüne alınarak karar verilen bir yöntemdir.
2.12.5 Kapılar (Gateway)
Kapılar, farklı ağ yapıları arasında geçişi sağlamak için kullanılır. Paket
içindeki bilgi alınarak yeniden paketlenir ve aktarılır. Böylelikle farklı paket yapıları,
farklı protokoller ve hatta farklı mimariler kullanan ağlar arasında bağlantı
gerçekleştirilebilir. Kapılar, köprü ve yönlendiricilerden çok daha karmaşık işlemler
yaparlar. Köprü ve yönlendiriciler paketin değişikliğe uğramadan geçmesini sağlarken,
kapılar verinin biçiminde bile değişiklik yapabiliyorlar. Örneğin bir IBM mainframe
verisinin bir eternet verisine dönüştürülmesi işlemi bir kapı işlemidir. Kapılar
genellikle özel sunucu makineleridir.
2.13 TCP/IP Mimarisi ve Yönlendirme
Farklı bilgisayarlar arasında bağlantı kurulması işlemine internetworking adı
veriliyor. Farklı tipte bilgisayar ağlarının entegrasyonu için standart bir protokol seti
kullanılıyor. Genel olarak kullanılan internetworking mimarisi TCP/IP (Transmission
control protocol/ Internet protokol) dir.
Farklı tipteki bilgisayar ağları iletişim için farklı protokolleri kullanırlar. Bu
nedenle farklı tipteki iki bilgisayar ağı arasında direk veri iletişimi kurulamıyor.
Örneğin bir SNA bilgisayar ağı ile DECnet bilgisayar ağı gibi, iki farklı tipteki
bilgisayar ağının bağlanması amacıyla gateway veya protocol converter
kullanılmalıdır. Her gateway iki bilgisayar ağını birleştirilmesi amacı ile kullanılıyor.
Farklı tipteki bilgisayar ağları tüm tabakalarında farklılıklar göstermektedir.
Bunun bir sonucu olarak farklı tipte iki bilgisayar ağını bağlamakta kullanılan gateway
bu protokolleri tüm tabakalarda diğer protokole uyumlu hale getirmelidir.
Kullanılacak bilgisayar ağının farklı mimarilerden oluşan büyük çaplı (ve bu
nedenle birçok gateway içeren) bir bilgisayar ağı olduğunu varsayacak olursak bu
bilgisayar ağı ;
Kurulumu yüksek maliyetli
Problemlerin belirlenmesi zor
Bakımı ve işletilmesi yüksek maliyetli
Bir bilgisayar ağı yönetim paketi ile kullanılamayacak kadar karmaşık olacaktır.
Birden fazla gateway kullanarak protokolleri tüm tabakalarda diğer protokollere
çevirmek özellikle performans açısından yetersiz oluyor. Bu nedenle standart bir
internetwork mimarisi oluşturularak üst seviyedeki tabakaların standartlaştırılması
yoluna gidiliyor ve bu yeni yapıda gateway işlemleri basitleşiyor.
TCP/IP bu standartlaşmış internetworking mimarilerinden bir tanesidir.OSI
standardına göre Network Tabakasının üzerindeki tabakaları standartlaştırıyor.TCP/IP
bu özelliği ile veri paketlerinin adreslendirilmesi ve yönlendirilmesi için standart bir
yöntem sunuyor.
Router adı verilen cihazlar Network Erişim Tabakasının üzerindeki tabakaları
değiştirmeden gönderirken alt seviyedeki tabakaları diğer bilgisayar ağına uygun hale
getiriyor.
Bilgisayar ağlarını kullanan uygulamalar katmanlar halindeki bu mimarinin en
tepesinde çalışacak şekilde tasarlanıyorlar.
2.13.1 TCP/IP Model
Network ortamında makinelerin birbirleriyle konuşması için tasarlanmış bir
protokoldür. Bu protokolde makinelere birer numara verilir. Bu numaraya IP numarası
deniyor. Mesela 195.140.220.254 kuruluştaki bir bilgisayarın IP numarasıdır. Ayrıca
netmask denen filtreler mevcuttur. Bu da genelde 255.255.255.0'dır. Lokal bir
network'te dikkat edilmesi gereken husus IP adresinin sadece son hanesinin
değişmesidir. Bu hane 195.140.220 segmentine bağlı 254üncü makineyi belirtir. Bu
toplam bağlanabilecek makine sayısını sınırlıyor gibi gözükse de eğer daha fazla
bilgisayar varsa bir segman daha açılır. Mesela önceki kullandığınız segment
195.140.220 ise bir sonrakini 195.140.221 yapabiliyoruz. Ancak bu iki segment 220 ve
221 segmentleri birbirlerini network neighborhood'larında göremiyorlar. Bunları
görebilmek için netmask değerini 255.255.0.0 yapmak gerekmektedir. Ancak burada
dikkat edilmesi gereken husus netmask ne kadar çok makineyi tanıtacak kadar büyük
olursa o kadar yavaş listelediğini göreceğiz. Esasında Netmask IP adreslerini
filtrelemek amacıyla hazırlanmış rakamlardır.
2.13.2 TCP/IP Protokol Yığını
Tcp/Ip modeli dört katmandan oluşuyor.Bunlar;
Application katmanı
Transport Katmanı
IP Katmanı
Network Erişim Katmanı
TCP/IP modelindeki Application katmanı OSI referans modelinde en tepede
bulunan üç katmanın yerini alıyor.TCP/IP Transport katmanı OSI Transport katmanına
benzer,bu katman bağlantı merkezli ve güvenli veri aktarımını sağlıyor.IP katmanı da
yine OSI referans modelindeki Network katmanına benzer.Bu katman bilgisayar ağı
üzerinde veri paketlerinin bağlantısız olarak iletimini sağlıyor.TCP/IP modelindeki en
alt seviye katman olan Network Access katmanı kullanılan alt seviyedeki ağ
teknolojisine veri iletimini sağlıyor.bu katman OSI referans modelindeki Data Link ve
Physical katmanlarla aynı görevlere sahiptir.Network Access katmanı fiziksel iletişim
ortamı ile üst katmanlar arasında ara birim olarak çalışıyor.Bu katman sayesinde üst
katmanlar alt sevideki ağ teknolojisinden(IEEE 802.3 Ethernet,IEEE802.5 Token Ring
gibi...)bağımsız olarak çalışmalarını sürdürebiliyorlar.
IP katmanı OSI standartlarındaki Network katmanına karşılık geliyor.IP
katmanı bağlantı olmaksızın veri transferini sağlar.IP katmanında her datagram(veri
bloğu) ayrı ayrı yönlendirilebiliyor.Bu nedenle her datagram gideceği cihaza ait adres
bilgisini taşımak zorunda kalıyor.Datagramlar hedeflerine ulaşmak için bir veya daha
fazla yönlendirici (router )üzerinden geçebiliyorlar.Farklı bilgisayar ağı teknolojileri
farklı büyüklüklerde datagramlar kullanırlar;böyle bir durumda datagramlar bölünerek
daha ufak boyutlara ayrılabiliyor veya birleştirilerek daha büyük boyutlu veri pakatleri
oluşturulabiliyor.
Datagramların bölünmesi işlemi yönlendiricilerde gerçekleşirken, bölünmüş
veri paketlerinin birleştirilmesi işlemi son nokta olan hedef bilgisayarlarda yani
hostlarda gerçekleniyor.
Transport katmanı OSI referans modelinde bulunan Transport katmanı ile eş
görevdedir.Bu katman internetwork üzerindeki iki bilgisayar arasında bağlantı
merkezli veri aktarımı yapılmasını sağlıyor.Bağlantı aynı alt ağ içerisinde veya farklı
alt ağlar arasında kurulabiliyor.Farklı alt ağların veri iletim karakteristikleri farklı
olduğu için Transport katmanı verinin alt ağlarda güvenli bir şekilde iletilmesini de
üstleniyor.
Transport katmanı diğer katmanlarda olduğu gibi ,bir üst katmandan gelen
büyük boyutlu veri paketlerini daha küçük boyutta paketlere bölüyor.Application
katmanından gelen veri blokları segment adı verilen ve her biri ön bilgi olarak taşıdığı
veriye ait kontrol parametreleri içeren daha ufak boyuttaki veri bloklarına
ayrılıyorlar.Transport katmanı, bağlantısız bir ağ teknolojisi üzerinde çalıştığı
için,ulaşan her veri paketini hatalara karşı kontrol etmek durumundadır.Hedef
bilgisayar kendisine ulaşan segmette hata olduğunu belirlerse, bu segmenti gözardı
ediyor.Benzer şekilde daha önce gelen bir segmentin tekrar geldiği tespit edilirse
yeniden gelen segmentte gözardı ediliyor.
Güvenli bir bağlantı sağlanabilmesi için hedef bilgisayar hatasız olarak aldığı
her veri paketi için veriyi gönderen bilgisayara kabul edildi mesajı gönderiyor.Kaynak
bilgisayar belirli bir süreden sonra kabul edilme bilgisi kendisine ulaşmayan veri
paketlerini tekrar hedef bilgisayara gönderiyor.
UDP(User Datagram Protokol) kullanılarak bu seviyedeki bir veri aktarımı
bağlantısız olarak gerçekleştirilebiliyor.
Application katmanı TCP/IP protokol yığınının en üst seviyedeki
katmanıdır.Application katmanı belli başlı uygulamaları desteklemek üzere bir grup
protokol içermektedir.
BÖLÜM 3
Genel tanıtım
Bu bölümde kablosuz bilgisayar ağı teknolojilerinden
bahsedilecektir.
Kablosuz bilgisayar ağlarının en temel özelliği olan iletim medyası fiziksel bir iletim
medyası değil. Bunun getirdiği avantaj ve dezavantajları önceki bölümde açıklamıştık.
Bu bölümde bu teknolojiye has bilgiler verilecektir. Ve 2.425 GHz frekans bandında
kullanılabilecek amatör bir antenin nasıl yapılabileceği hakkında bilgi verilecektir.
3.1 Kablosuz Bilgisayar Ağı Teknolojileri
Kablosuz bilgisayar ağı cihazları, , ilk olarak askeri ihtiyaçları karşılamak
amacıyla geliştirilen, daha sonraları sivil amaçlarla da kullanılmaya başlayan SPREAD
SPECTRUM tekniği üzerinde DIRECT SEQUENCE modülasyonu kullanmaktadır.
Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS), RF sinyalinin geniş bir bant aralığına
oturtulması, ve bu aralığa yayılmış olan sinyalin verici - alıcı cihazlar tarafından
işlenmesi teknolojisidir. Cihazların sinyalleşmede kullandığı RF sinyali Telsiz Genel
Müdürlüğü’nden onaylı 2.4 - 2.5 Ghz frekansını kullanmaktadır. Cihazların çıkış gücü,
insan sağlığına zararı olmayan 100 mw seviyesindedir (900 Mhz GSM şebekesine
bağlı bir cep telefonunun yirmide biri).
Direct Sequence Spread Spectrum modülasyonu ile geliştirilen ve standartları
IEEE- 802.11b (DS) ile belirlenen Kablosuz Bilgisayar Ağı (WLAN:Wireless Local
Area Network), 11 Mbps (megabit per second) veri akış hızına çıkabilmektedir.
Kablosuz ağ arayüzü ve Ethernet arayüzü bulunan iki portlu köprü cihazı ve bu cihaza
bağlanan bir alıcı-verici anten, kablosuz ağ ile yerel alan ağı (LAN: Local Area
Network) arasındaki iletişimi sağlar. Frame filtering, dynamic address learning
özellikleri bulunan köprü cihazı ikinci OSI katmanı olan Data Link seviyesinde
çalışmaktadır.
Yönetimi konsol portu veya SNMP (Simple Network Management Protocol)
üzerinden yapılabilen her bir köprü cihazı, en çok 250 civarında kullanıcıya hizmet
verebilmektedir. Kullanıcılar sabit olabileceği gibi, kapsama alanı içerisinde bulunmak
şartıyla gezer durumda da (Roaming) WLAN’a bağlı durumda çalışabilmektedirler.
Bir başka kablosuz bilgisayar ağı parçası, son kullanıcıların bilgisayarına
takılabilen WLAN arayüzü ve dahili alıcı-verici anteni bulunan PCMCI kartıdır.
Gerektiği durumlarda güçlü antenlerin de takılabilmesi için üzerinde yuvası bulunan
bu kart, köprü cihazlarının kablosuz ağ arayüzü olarak kullanılabildiği gibi ISA veya
PCI adaptörler aracılığı ile günümüz kişisel bilgisayarlarına da takılabilmektedir.
WLAN uygulamalarında kullanılabilecek iki alıcı-verici anten çeşidi mevcuttur:
-
Tek yönlü (unidirectional) anten
-
Çok yönlü(omnidirectional) anten
Tek yönlü antenler 14 db de çalışmaktadır. Çok yönlü antenlerin 3 ayrı çeşidi
bulunmaktadır:
1. 7 db omnidirectional anten
2. 5 db omnidirectional anten (araç kiti)
3. 5 db omnidirectional desktop anten
WLAN güvenliği, standartları IEEE tarafından belirlenen IEEE 802.11 WEP
(Wireless Equivalent Policy) ile sağlanmaktadır. Buna göre WLAN’a bağlanmak
isteyen kullanıcılar ile köprü cihazı arasında karşılıklı RC4 algoritması ile şifre
kontrolü yapılmaktadır. Kullanıcı ayrıca WLAN adını bilmek durumundadır. IEEE
802.11 WEP standardı köprü cihazlarında ve son kullanıcılarda bulunan PCMCI kartı
üzerinde çalışmaktadır.
Kablosuz Bilgisayar Ağı, 3 ayrı topolojide mümkün olabilmektedir:
3.2 Wireless Infrastructure Network
Bu topoloji, son kullanıcıya hizmet veren köprü cihazları ve
bunlara bağlı alıcı-verici antenlerden oluşur. Çok yönlü
(omnidirectional) antenler ile geniş kapsama alanları meydana
getirilerek, sabit veya gezer durumda ki son kullanıcının ağa
bağlantısı sağlanır.
3.3 Wireless LAN to LAN Network
LAN to LAN topolojisi, iki köprü cihazı ve bağlı bulunan tek
yönlü (directional) antenler ile birbirlerine bağlanan iki ayrı
yerel alan ağından (LAN) oluşmaktadır.
3.4 Wireless AD-HOC Network
AD-HOC topolojisi köprü cihazı içermez. Son kullanıcıların
bilgisayarlarında bulunan alıcı verici antenlerin bağlandığı
kablosuz ağ arayüzleri kendi aralarında bir ağ oluşturur ve
kullanıcılar bu ağ üzerinde birbirleriyle konuşur.
IEEE 802.11b (DS) standartlarında çalışan kablosuz bilgisayar ağı, aradaki
mesafeye ve görüş açıklığına göre 11 Mbps - 1 Mbps arasında değişim göstermektedir.
Data Oranı
14 dBi Yagi den 14 dBi Yagiye
14 dBi Yagi den 7 dBi Omniye
Mesafe
Görüş açıklığı
Mesafe
Görüş açıklığı
11 Mbit/s
2.5 km
6.3 m
1.1 km
4.1 m
5.5 Mbit/s
3.5 km
7.5 m
1.6 km
4.9 m
2 Mbit/s
5 km
9.1 m
2.2 km
5.9 m
1 Mbit/s
7.1 km
11.3 m
3.2 km
7.1 m
Birbirine yakın iki cihazın enterferasyonunu önlemek için 2.4 Ghz - 2.5 Ghz
frekans aralığında alt frekans bantları kullanılır. 13 kanal desteğine sahip PCMCI kartı
üzerinde gerçekleştirilen bu işlem, yakın cihazlar arasında en az 5 kanal atlayarak
kullanılmalıdır. Bilgisayarına PCMCI kartı takarak WLAN bağlantısı yapan son
kullanıcılarda bu işlem otomatik olarak, köprü cihazlarında ise manuel olarak
yapılmaktadır.
3.5 Neden Wireless?
Kablo çekiminin uygun olmadığı durumlarda wireless uygulamaları
kaçınılmazdır. Geçici mekanlarda, tarihi yerlerde, toplantı salonlarında, kampüs
içinde, birbirine yakın binalarda, taşıyıcı servislerin olmadığı açık alanlarda Wireless
ağlar en uygun çözümdür. Wireless uygulamayı kabloya alternatif olarak değil de
tamamlayıcı olarak düşünmek gerekmektedir. Temel olarak Bridge ve Access Point
uygulamaları diye iki kısıma ayırabiliriz.
3.6 Bridge
Sabit iki LAN networkü birbirine bağlamakta kullanılır. Kablo çekmenin uygun
olmadığı durumlarda, kiralık hat yerine tercih edilir. Seçilen anten, kazanç, mesafe,
ortam şartları performansı belirleyen parametrelerdir. Bina dışında kullanılır.
3.7 Access Point
Tek terminalleri LAN’a bağlamakta kullanılır. Terminale (PC, notebook, Palm
vb.) takılan wireless kartlar Access Point ile iletişim kurarlar. Kablo çekmenin
uygun olmadığı veya sürekli hareket edilmek zorunda olunduğu durumlarda ideal
bir çözümdür. Bridge çözümüne göre mesafe daha sınırlıdır. Bina içi veya kampüs
uygulamalarında kullanılır.
Wireless uygulamalarında özellikle elektromanyetik gürültünün fazla olduğu
yerlerde kurulum öncesi araştırma (Site Survey) önemlidir.
3.8 2.425 GHz Bandında Amatör Anten Yapımı
Bilişim ve network konularına ilgi duyanların yakından takip ettiği gibi
dünyanın bir çok yerinde ayrı ayrı faaliyet gösteren gruplar, örneğin Avustralya
Canberra kentindeki Linux Kullanıcıları Grubu, telsiz büyük alan kaplama projeleri
geliştirerek data haberleşmesi yapmayı tercih etmektedirler. Bu amatörce denemeler
Lucent firmasınca üretilmiş olan eski kartlarla ve daha sonra da IEEE 802.11
standardında üretilen kartlarla büyük çapta yapılmaktadır. Bu kartlar ile birlikte satılan
antenlerin uzun mesafelerde yeterli performansı göstermemeleri ve birkaç yüz
metreden öteye yeterli süratle data aktaramamaları üzerine bu amatörce arayışlar
başlamıştır. Bunun da ötesinde profesyonelce üretilen antenlerin pahalılığı çok iri ve
estetik görünüşten uzak olmaları amatörce uğraşanları bu çeşit çözümler aramaya
itmiştir. Kullanılacak antenin komşuları ve estetik nedeniyle de XYL’leri rahatsız
etmemesi ayrı bir tercih sebebidir.
Telsiz büyük alan kaplama ağları dışında bu antenin 2.425 GHz bandında diğer
uygulamalarda da kullanılabileceği de düşünülebilir. Örneğin bazı ülkelerdeki
kurallara göre müsaade edilen kısa mesafe video göndericileri, geniş band gereksinimi
olan tıbbi cihazların uygulamaları bunlar arasında sayılabilir. Burada temel alınan
kriterler fiyatta uygunluk, yapım kolaylığı ve dayanıklılıktır. Başarı ile tamamlandığı
takdirde rüzgara karşı dayanabilen, konan kuşların ağırlığından etkilenmeyen ancak
kuşların etkisiyle değişebilen SWR nedeniyle zaman zaman etkilenen bir antene sahip
olacaksınız.
Antenin yapımında, ARRL Anten Elkitabında verilen Helikal antenlerle ilgili
temel kavramlardan yararlanılmıştır.
Anten Avustralya‘nın Canberra şehrinde bulunan Jason Hecker isimli bir
amatör tarafından imal edilmiş, denenmiş ve web sayfasında yayınlanmıştır. Orijinal
makaleye aşağıdaki adresten ulaşabilirsiniz.
http://home.iprimus.com.au/jhecker/
3.9 Antenin yapımında kullanılacak Parçalar
-
1 adet 0.55 metre boyunda 40mm iç çapında PVC boru (40mm iç çap, ve
42-43mm dış çapta)
-
1 adet 40mm PVC boru uç kapağı
-
1 adet 150mm PVC boru uç kapağı veya yeterli boyut ve kalınlıkta plastik
veya ahşap levha
-
2 adet 25mm veya 35mm U-kelepçe
-
U – kelepçeler için 8 adet galvanizli somun
-
8 adet galvanizli pul
-
1 adet 5/16" kısa boylu yuvarlak başlı bulon ve buna uygun pul ve somun
-
1 adet 0.4 - 0.7mm kalınlıkta prinç tabaka. Bu tabakanın büyüklüğü 130 mm
çapında bir daire kesebilecek kadar olmalıdır. Süper marketlerde satılan
alumiyum pasta kalıplarının tabanından elde edilebilecek Aluminyum levha
da kullanabilirsiniz ancak aluminyum folyo değil. Aluminyum folyo bu iş
için çok ince olduğundan dayanıklı olmayacaktır.
-
1 mm kalınlıkta birkaç metre emaye boyalı bakır tel. Biraz daha kalın
olabilir ancak daha ince olmamalıdır.
-
1 adet şase tipi N-konnektor (kare tabanlı ve 4 delikli olan tipten)
-
3 adet N tipi konnektördeki deliklere uyan saç vidası
-
Aşağıdaki dosyaların kağıda basılmış yazıcı çıktıları
-
Yavaş kuruyan kaliteli ve güçlü bir tutkal
-
Loctite 424 veya benzeri bir yapıştırıcı (superglue veya plastik tabanca
tutkalı olabilir)
-
Sızdırmazlık için silikon
-
Boyacıların kullandığı maskeleme bandı ( şeffaf plastik bant da olabilir)
3.9.1 Gereken Aletler
-
Testere
-
Büyük düz eğe
-
Büyük ve güçlü tel kesici pense
-
5/16" somunlar için açık ağız anahtar
-
N tipi konnektör vidaları için tornavida
-
Matkap
-
Küçükten büyüğe muhtelif matkap uçları
-
Havya
-
Makas
-
Maket bıçağı
-
Boru uç kapaklarının arkası tamamen düz olmalıdır. Ortasında döküm
çıkıntıları olanların kullanılmaması veya kullanmadan önce düzeltilmeleri
gerekir. Bu çıkıntı vida ve somunların uygun şekilde yerleştirilmesini
önleyecektir. Anadolu’da bir çok hırdavatçıda bu çeşit malzeme
bulunabilmektedir.
3.10 Antenin İmalatı
Sağ spiral veya sol spiral dosyalarından birini yazıcınızdan bastırın. Sağ spiral
dosyasında sağa doğru sarılan spiral ve sol spiral dosyasında ise sola doğru sarılan
spiral şablonu bulunmaktadır. Yuvarlak şablon ise “ground plane” yani antenin toprağı
(şasisi) olarak kullanılacak olan levhayı kesebilmek için gerekmektedir. Eğer prinç
plaka üzerine 13 cm çapında bir daire çizecek pergeliniz varsa bu dosyaya ihtiyacınız
olmayabilir.
40mm PVC borudan 550mm (55cm) uzunlukta bir parça kesiniz.
Sağ spiral veya sol spiral şablonlarından hangisini yazıcıdan bastırdı iseniz bu
şablonu PVC boru etrafına sarıp karşılıklı gelen kenarları bantlayınız. Burada sağ veya
sol şablonlardan hangisini kullanacağınız fark etmez ancak karşı taraftaki istasyon da
aynı yönde sarılmış antene sahip olmalıdır. Aksi halde hiç bir şekilde bağlantı
kurmanız mümkün olmayabilir. Spiral çizgilerinin bantlanan yerde uç uca
geldiklerinden ve düzgün olarak devam ettiklerinden emin olun. Arada 1-2 mm kadar
ufak bir boşluk kalırsa önemsemeyin. Tekrar hatırlatmak isterim ki her iki taraftaki
istasyonda farklı iki yönde sarılmış anten kullanırsanız haberleşme imkanınız
kesinlikle olmayacaktır.
Şablonun başlangıç ucu PVC borunun uç kapağa bağlandığı taraftır. Burada
dikkat edilecek nokta şablonun başlangıç kısmını kapağın kalınlığı kadar dışarı
kaydırarak başlatma gereğidir. Aşağıdaki diyagrama bakarsanız, örneğin kapak
kalınlığı 4 mm ise şablon başlangıç noktası borunun 4 mm dışından olmuştur.
Pergel ucu, biz ucu veya maket bıçağı ucu gibi sivri keskin bir uçla şablon
kağıdının üzerideki tel sarım çizgisini takip ederek ve her bir 2 ila 3 cm de bir kağıdı
delip plastik boru üzerinde iz bırakmasını sağlayınız. PVC borudaki bu izler şablon
kağıdını çıkardıktan sonra teli boru üzerine düzgün olarak sarabilmenizi sağlayacaktır.
Kağıdın sonuna geldiğinizde şablonu kaydırarak borunun kalan kısmını da işaretleyin.
Spiralin bitiş noktasın da belirgin bir şekilde işaretleyin. Borunun ucunda birkaç mm
lik bir bir boşluk kalacaktır ki bu da önemli değildir.
1 mm kalınlığında emaye kaplı bakır teli alınız ve Loctite 424 veya japon
yapıştırıcı ile telin başlangıcını spiralin başlangıç noktasına sabitleyin. Teli yavaşça
plastik boru üzerindeki izleri takip ederek düzgünce sarmaya başlayın ve 1/2 tur veya
1/3 turda bir japon yapıştırıcı ile sabitleştirerek spirali tamamlayın.
Circle şablonunu kullanarak prinç levhadan veya alüminyum levhadan 130 mm
çapında bir daire kesin.
150mm’lik uç kapağın ve metal levhanın tam merkezinden merkez bulonunun
geçeceği büyüklükte bir delik ile N tipi konnektörün bağlantı deliklerini delin.
Şablonun üzerinde bu deliklerin yerleri aşağıdaki şekilde görüldüğü üzere
işaretlenmiştir. N tipi konnektörün canlı ucunun 40 mm lik boru kenarına tam
yanaştığına ve köşelerden birinin buraya yanaşabilmek için kesildiğine dikkatinizi
çekerim.
40 mm borunun uç kapağını alınız, N tipi konnektörün ve montaj vidalarının
yerleşmesine mani olmayacak kadar bir kısmını keserek ayırınız. Aşağıdaki şekil size
bu işlem için bir fikir verecektir.
40 mm borunun uç kapağına da 5/16 bulonun gireceği kadar bir delik açınız.
Tamamlanmış uç kapak aşağıdaki gibi görünecektir.
Aşağıdaki resimde görüldüğü gibi her şeyi birbirine bağlayınız. Burada şasi ve
N tipi konnektör görülmemektedir.
Kullanacağınız taşıyıcı anten direğinin çapına göre 25 mm veya 35 mm olarak
satın alacağınız U tipi kelepçelerin deliklerini de konnektörün direğe değmemesini
sağlayacak şekilde dikkatlice deliniz. Aşağıda bu deliklerin nasıl yerleştirildiğini
görüyorsunuz .
N tipi konnektörü sabitleyiniz.
Empedansı yaklaşık 150 ohm olan anteni 50 ohm luk kablo ile “match”
edebilmek için 15-20 mm genişlikte bir bakır şeride ihtiyacınız olacaktır. Bir tarafı
yapışkanlı bakır levha veya iki yüzü yapışkan bant kullanılarak bantlanan bakır levha
veya bir yüzü tutkallanarak yerine yerleştirilecek bakır levha kullanarak bu parçayı
yapabilirsiniz. Kullanılacak bakır şeridin bir kenarı aynen çizilen spirali takip edecek
şekilde uç kapağın kenarından çıkıp bakır tele ulaşacak kadar olacak ve orada tele
lehimlenecek kadar bir çakışma olacaktır. Daha sonra dikdörtgen şeridin spiral izi
dışında kalan kısmı konnektör hizasında 17 mm olacak şekilde işaretlenip üçgen
şeklinde kesilecektir. Böylece kesilen üçgen parçanın boyutları bir kenar 71 mm diğer
kenar 17 mm ve hipotenüs ise 73 mm kadar olacaktır. Burada lehim yapma imkanı
olmadığından dolayı alüminyum kullanmayınız. Prinç levha kullanabilirsiniz.
Aşağıdaki çizime bakarak bu parçanın şekli ve yeri ile ilgili bir fikir sahibi
olabilirsiniz.
Boruyu uç kapağın içine yerleştirin ve spiralin kapaktaki ulaştığı noktayı
markalayın. Teli bu noktada birkaç mm lehim payı da bırakacak şekilde kesin. Bir
zımpara ile bakır telin lehimlenecek yerindeki emaye boyayı kazıyın. Ve kolay lehim
tutacak hale getirin.
Bakır üçgen levhanın sivri ucunu tele sağlıklı bir şekilde lehimleyin. Aşağıdaki
dik kenarlı tarafın alt ucunu da N tipi konnektörün canlı ucu ile karşılıklı gelip
lehimlenecek şekilde hazırlayın. Burada yapılan üçgen parça bir empedans trafosu
görevi görecektir. Bu sistem daha sonra ölçüldüğünde başarılı bir şekilde çalıştığı
tespit edilmiştir.
PVC boru uç kapak içerisine iyice yerleştirildikten sonra üçgen bakır şeridi N
konnektörün canlı ucuna lehimlenecek şekilde ayarlayınız.
İki parçayı birbirine yapıştırmadan önce tutkallanacak yerlerin zımpara ile
parlaklıklarının giderilmesi ve temiz bir bez ile de zımpara tozlarından temizlenmesi
gerekir.
Yavaş donan güçlü bir tutkalla ( bu iş için ülkemizde Tangit isimli bir pvc
yapıştırıcısı da kullanılıyor) veya iki bileşenli bir yapıştırıcı ile buru dışına ve kapak
içine sürerek birbirine yapıştırın. Dışarı taşan tutkalın görünürdeki tüm aralık ve
boşlukları örtmesine özen gösteriniz. Daha sonra lehimleme işini tamamlayın.
Tutkalın bir gün süre ile kurumasını bekleyin. Kelepçeleri takın ve anteniniz
hazırdır. Tamamlanmış anteni aşağıda görebilirsiniz.
Arkadaki büyük uç parçanın görevi gerektiğinde 150 mm lik bir PVC boru ile
tüm antenin üzerini kaplanabilmesini sağlamaktır. Bu kılıf takılırsa ön taraftaki uca da
büyük kapak takılarak anten tamamen dış etkilerden korunacak hale getirilebilir.
Böylece sudan ve kuşlardan korunan anten daha uzun süre kullanılabilir. Eğer anten
tamamen açık bir alanda bırakılacak ise kablo ile konnektörün bağlandığı yer de su
geçirmeyecek şekilde bir malzeme ile kaplanmalıdır. Burada tamamlanmış olan anten
görünmektedir!
Ve bu da arkadan görünüş.
3.11 Yapımda Dikkat Edilmesi Gerekeneler
Kullanılan PVC boru su emmeyen ve mikrodalga etkisinde RF absorbe etmeyen
tipte olmalıdır. Bunu test etmek için PVC boru parçasını Mikrodalga fırın içerisine
yerleştirip 2 dakika süre ile fırını çalıştırın. PVC bu işlem sonunda ısınmamalıdır.
Isınan bir malzeme antende kullanıldığında RF enerjisinin bir bölümünü emecek
demektir. Aynı şekilde kullandığınız tutkal (donmuş halde) ve kullanacak iseniz dış
kılıfın da bir bardak su ile birlikte fırında test edilmesini önermekteyim. Bunların da
deneme sonunda ısınması kullanılmaması gerektiğini gösterir.
Yapılan anten 3-4 Km mesafede gayet iyi netice vermektedir. Uygun hava
koşullarında 10 km ye kadar netice alınması beklenebilir. Denemelerde her iki anten
de birbirini görmeli arada çatı ağaç gibi engeller bulunmamalıdır.
KAYNAKLAR:
1. Antenlerin Teorisi ve Tekniği – Prof. Dr. H. Ergun BAYRAKÇI
2. www.antrak.org.tr
3. www.helmig.com
4. www.home.iprimus.com.au/jhecker
5. www.tetramuh.com.tr/wireless.htm
6. www.metu.edu.tr
7. www.cisco.com
8. Communications Systems and Networks – Ray Horak
9. www.armada.com
10. www.grouper.ieee.org/groups/802/11/index.html
11. www.wavelan.com
12. www.itu.edu.tr
13. www.pclabs.gen.tr
14. www.turk.internet.com
15. www.geocities.com/harun_atilgan
16. Veri Haberleşmesi Temelleri – Yasin KAPLAN
17. Bilgisayar Haberleşmesi ve Ağ Teknolojileri – Dr. Rifat ÇÖLKESEN , Prof. Dr.
Bülent ÖRENCİK
18. Veri Haberleşmesi Kavramları – Yasin KAPLAN
19. Kablosuz Bilgisayar Ağları – Prof. Dr. Oğuz MANAS